TECNOLOGÍA ENERGÉTICA

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1 Universidad de Navarra Nafarroako Unibertsitatea Escuela Superior de Ingenieros Ingeniarien Goi Mailako Eskola NOTA ASIGNATURA / GAIA CURSO / KURTSOA TECNOLOGÍA ENERGÉTICA NOMBRE / IZENA Nº DE CARNÉ FECHA / DATA 09/09/05 Todas las preguntas valen 1 punto salvo las que llevan indicada otra puntuación. 1. Qué se entiende por Sistema Energético cuáles deben ser sus cinco características principales y qué cinco acciones han de fomentarse y realizarse para que cumpla esas características? (5 puntos) 2. Indique entre qué dos tipos de energía se produce transformación en los siguientes equipos o sistemas: a) Intercambiador de calor. b) Horno. c) Batería seca. d) Célula fotovoltaica. 3. Explique la diferencia entre una turbomáquina y una máquina de desplazamiento positivo. 4. Explique la diferencia entre fuente de energía renovable y no renovable. 1

2 5. Qué es el indicador energético denominado Intensidad Energética? Interesa que sea alto o bajo? (2 puntos) 6. (7 puntos) Una empresa tiene unos consumos anuales de electricidad de MWh y de calor de MWh. Los dos consumos se reparten por igual a lo largo del día: un tercio en las horas punta (8 horas/día) y dos tercios en las horas valle (16 h/día). El consumo térmico se satisface con una caldera de gas natural con un rendimiento del 88%. Se instala un motor de cogeneración Caterpillar G3516 modelo DM que funcionará 365 días al año, al 100% de carga durante las horas punta y al 75% de carga durante las horas valle. El aprovechamiento térmico del motor se realizará con el agua de refrigeración de la camisa, con los humos de escape y con el agua del postenfriador. Conversión de unidades: 1 MJ = 0,278 kwh. Se pide calcular para cada periodo del día (horas punta y horas valle): a) La energía eléctrica y la energía térmicas consumidas anualmente antes de instalar el motor de cogeneración. (1 punto) 2

3 b) La energía eléctrica producida anualmente por el motor de cogeneración. (1 punto) c) La energía térmica anual producida por el motor de cogeneración. (1 punto) d) La energía térmica desaprovechada anualmente de toda la producida por el motor de cogeneración. (1 punto) e) El consumo de combustible anual del motor de cogeneración. (1 punto) Sin tener en cuenta los periodos horarios, calcular: f) La relación calor electricidad, RCE, del sistema de cogeneración. (1 punto) g) El rendimiento eléctrico equivalente, REE, del sistema de cogeneración. (1 punto) 3

4 7. Cogeneración con turbina de gas: maneras de obtener el calor útil; esquema; valores aproximados de RCE y rendimientos; características de utilización; tipos de turbinas de gas empleadas en cogeneración y características de cada una de ellas. (7 puntos) 4

5 8. Almacenamiento de energía mediante aire comprimido: a qué tipo de método de almacenamiento pertenece; en qué consiste; esquema; valor aproximado del rendimiento; tipos de cavidades empleadas; descripción de los dos métodos de almacenamiento que existen. (5 puntos) 9. Almacenamiento de energía mediante bombeo hidráulico: a qué tipo de método de almacenamiento pertenece; en qué consiste; esquema; descripción de los dos tipos que existen; principales pérdidas; valores aproximados de rendimiento y energía almacenada. (5 puntos) 5

6 10. Indique cuales de las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas marcando una V o una F detrás de cada una de ellas. (2 puntos) a) Si un aerogenerador tiene un rotor con diámetro el doble que el otro, la energía conseguida será cuatro veces mayor. b) El factor de capacidad de los aerogeneradores actuales es inferior al 30%. c) La potencia de un aerogenerador se limita a un valor constante a partir de un valor determinado de la velocidad del viento porque el coeficiente de funcionamiento, Cp, disminuye con la velocidad del viento. d) Un aerogenerador con el rotor a sotavento se orienta de manera automática con el rotor en dirección perpendicular al viento. 11. Explique y realice el desarrollo del teorema de Betz. (3 puntos) 12. Indique la principal ventaja y dos desventajas de los aerogeneradores con una o dos palas. 6

7 13. Dibuje la curva de potencia de una aerogenerador y explique su forma. (2 puntos) 14. Explique el mecanismo de generación del fenómeno de la sustentación en un perfil aerodinámico. Dibuje también un esquema. (2 puntos) 15. Explique el funcionamiento del sistema de control de potencia denominado «regulación por pérdida de sustentación o aerodinámica activa». (2 puntos) 7

8 16. Menciones los cuatro principales impactos ambientales de los parques eólicos. 17. Explique en qué consiste y cómo funciona un piranómetro. (2 puntos) 18. Mencione los cinco subsistemas en que se divide un sistema solar térmico de baja temperatura. 19. Explique las diferencias entre los sistemas de circulación en circuito abierto y en circuito cerrado de un colector solar de baja temperatura. (3 puntos) 20. Cuáles son los dos principales inconvenientes para la utilización a gran escala de la energía solar fotovoltaica? 8

9 21. Indique cuales de las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas marcando una V o una F detrás de cada una de ellas. (2 puntos) a) En la polarización directa de una unión p-n el polo positivo se conecta al semiconductor tipo n y el negativo al tipo p. b) En una célula fotovoltaica ideal la resistencia en serie vale cero y la resistencia de pérdidas a tierra vale infinito. c) La eficiencia de una célula solar disminuye al aumentar el nivel de radiación. d) La disminución de la tensión de circuito abierto con el nivel de radiación solar que llega a una célula solar es menor que la disminución de la intensidad de cortocircuito. 22. Cuáles son las dos principales características de las cubiertas transparentes de los paneles fotovoltaicos? 23. Cuáles son las funciones del inversor y del convertidor en un sistema de generación fotovoltaico? (2 puntos) 9