DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

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1 DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Nombre en Inglés: RENEWABLE ENERGY Código UPM: MATERIA: CRÉDITOS ECTS: 4,5 CARÁCTER: ASIGNATURA DE TECNOLOGÍA ESPECÍFICA IMPARTIDA EN LA EUITI TITULACIÓN: GRADUADO EN INGENIERÍA ELÉCTRICA TIPO: OBLIGATORIA CURSO: CUARTO SEMESTRE: SÉPTIMO CURSO ACADÉMICO PERIODO IMPARTICION Septiembre- Enero Febrero - Junio IDIOMA IMPARTICIÓN Sólo castellano Sólo inglés Ambos GUÍA DE APRENDIZAJE Página 1 de 15

2 DEPARTAMENTO INGENIERÍA ELÉCTRICA COORDINADOR Julio Amador Guerra PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO DESPACHO Correo electrónico Teodoro Adrada Guerra A-240 t.adrada@upm.es Julio Amador Guerra A-130 julio.amador@upm.es Hussein Zeaiter Zeaiter A h.zeaiter@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS Diseño de centrales eléctricas Mecánica de fluidos Máquinas eléctricas Ampliación de máquinas eléctricas Teoría de circuitos, Teoría de circuitos II y Teoría de circuitos III Economía General y de la Empresa Medio Ambiente Esta asignatura se concibe como asignatura final del grado de ingeniería eléctrica, por tanto, en ella se aplican conocimientos adquiridos en los tres cursos anteriores a su impartición GUÍA DE APRENDIZAJE Página 2 de 15

3 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CE 28 CG 1 CG 3 CG 4 CG 6 CG 7 Conocimiento aplicado sobre energías renovables. Conocer y aplicar conocimiento de ciencias y tecnologías básicas a la práctica de la ingeniería industrial. Aplicar los conocimientos adquiridos para identificar, formular y resolver problemas dentro de contextos amplios y multidisciplinarios, siendo capaces de integrar conocimientos, trabajando en equipos multidisciplinares. Comprender el impacto de la ingeniería en el medio ambiente, el desarrollo sostenible de la sociedad y la importancia de trabajar en un entorno profesional y responsable. Poseer las habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando a lo largo de toda la vida para un desarrollo profesional adecuado Incorporar las TIC y las tecnologías y herramientas de la Ingeniería Industrial en sus actividades profesionales. Conocimiento Análisis Aplicación Conocimiento Análisis Síntesis Análisis Síntesis Aplicación Aplicación Código RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Conocimiento aplicado sobre energías renovables GUÍA DE APRENDIZAJE Página 3 de 15

4 CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPÍTULO Tema 1 Introducción a las energías renovables Capítulo 1 Energía solar fotovoltaica Tema 2. Radiación solar Capítulo 1 Energía solar fotovoltaica Tema 3. Generación fotovoltaica Capítulo 1 Energía solar fotovoltaica Tema 4. Sistemas fotovoltaicos autónomos Capítulo 1 Energía solar fotovoltaica Tema 5. Sistemas fotovoltaicos conectados a red APARTADO 1.1. Concepto y tipos de energías renovables 1.2. Características de las energías renovables 1.3. Aplicaciones de las energías renovables 1.4. Ventajas de las energías renovables 1.5. Rentabilidad y costes externos 1.6. Integración en la red eléctrica 1.7. Mercado de energías renovables 2.1. Características geométricas sol tierra 2.2. Radiación solar extraterrestre 2.3. Radiación solar en la superficie de la tierra 2.4. Radiación solar sobre superficies inclinadas 2.5. Evaluación del recurso solar 2.6. Pérdidas por orientación e inclinación 2.7. Estudio de sombras 3.1. Efecto fotovoltaico. Células fotovoltaicas 3.2. Tipos de células fotovoltaicas Características técnicas de los módulos fotovoltaicos 3.4. Curva I-V de los módulos fotovoltaicos 3.5. Asociación de módulos fotovoltaicos 4.1. Configuraciones de sistemas autónomos SFVA 4.2. Acumuladores 4.3. Reguladores 4.4. Inversores 4.5. Dimensionado de SFVA 5.1. Tipos de sistemas fotovoltaicos conectados a red 5.2. Inversores para SFVR 5.3. Configuraciones inversor-campo fotovoltaico 5.4. Instalaciones eléctricas del campo fotovoltaico 5.5. Instalaciones eléctricas AC y punto de conexión 5.6. Análisis energético 5.7. Mercado fotovoltaico Indicadores de logro relacionados LO-01 LO-02 LO-02 LO-02 LO-02 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 4 de 15

5 CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPÍTULO Capítulo 2 Energía eólica Tema 6. Evaluación del recurso eólico Capítulo 2 Energía eólica Tema 7. Tecnología de aerogeneradores Capítulo 2 Energía eólica Tema 8. Parques eólicos Capítulo 2 Energía eólica Tema 9. Minieólica Capítulo 3 Centrales Termosolares Tema 10. Centrales Termosolares APARTADO 6.1. Características meteorológicas del viento 6.2. Variaciones espaciales y temporales de la velocidad del viento 6.3. Campaña de medidas 6.4. Caracterización del recurso eólico 7.1. Aplicaciones de la energía eólica 7.2. Turbinas de eje vertical 7.3. Turbinas de eje horizontal 7.4. Conversión de energía 7.5. Componentes de un aerogenerador: rotor 7.6. Componentes de un aerogenerador: acoplamiento electromecánico 7.6. Componentes de un aerogenerador: sistemas de regulación 7.6. Componentes de un aerogenerador: torre 8.1. Infraestructura civil 8.2. Instalaciones eléctricas 8.3. Sistemas de comunicación y control 8.4. Energía producida 8.5. Aspectos económicos 8.6. Mercado eólico 9.1. Pequeños aerogeneradores. Tipos y características técnicas 9.2. Aplicaciones. Requisitos para integración urbana 9.3. Cálculo de la energía producida 9.4. Normativa de ensayo y certificación 9.5. Situación del mercado 9.6. Mercado de las centrales termosolares Tipos y características de las centrales termosolares Centrales termosolares de colectores cilindroparabólicos Centrales termosolares de torre Discos Solares Mercado de las centrales termosolares Indicadores de logro relacionados LO-03 LO-03 LO-03 LO-04 LO-05 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 5 de 15

6 TEMA / CAPÍTULO Capítulo 4 Pequeñas centrales hidroeléctricas Tema 11. Minicentrales hidroeléctricas Capítulo 4 Pequeñas centrales hidroeléctricas Tema 12. Impacto ambiental y rentabilidad económica Capítulo 5 Energías marinas Tema 13. Energías marinas Capítulo 6 Biomasa Tema 14. Biomasa sólida Capítulo 6 Biomasa Tema 15. Biomasa líquida y gaseosa CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) APARTADO 11.1 Evaluación del recursos hidráulico 11.2 Tipologías de Minicentrales hidroeléctricas 11.3 Obra civil 11.4 Turbinas hidráulicas. Proceso de selección 11.5 Equipamiento electromecánico 11.6 Automatización y control. Protecciones 11.7 Modos de funcionamiento 11.8 Proceso de dimensionado 12.1 Evaluación de impacto ambiental 12.2 Criterios económicos y rentabilidad 13.1 Introducción 13.2 Energía maremotriz. Centrales maremotrices 13.3 Energía de las olas (undimotrices) 13.4 Convertidores de la energía de las olas 13.5 Energía de las corrientes marinas 13.6 Tipologías de turbinas marinas 13.7 Energía térmica maremotérmica 13.8 Rentabilidad económica e Impacto ambiental 14.1 Tipos de biomasa. Propiedades. Poder calorífico 14.2 Tecnologías de conversión en energía eléctrica 14.3 Proceso de combustión y co-combustión 14.4 Descripción de una planta térmica de combustión 14.5 Proceso de gasificación 14.6 Tipología de plantas de gasificación.tipos de gasificadores 14.7 Pirólisis 15.1 Biocarburantes líquidos. Propiedades 15.2 Bioetanol 15.3 Biodiesel 15.4 Propiedades del biogas 15.5 Biogás de vertedero 15.6 Digestión anaerobia Indicadores de logro relacionados LO -06 LO -06 LO-07 LO-08 LO-08 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 6 de 15

7 TEMA / CAPÍTULO Capítulo 6 Biomasa Tema 16. Aspectos económicos e impacto ambiental Capítulo 7 BIOMASA Tema 17. Cogeneración con biomasa Capítulo 8 Hidrógeno y pilas de combustible Tema 18. Hidrógeno y pilas de combustible CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) APARTADO 16.1 Distribución de costes 16.2 Coste de la biomasa 16.3 Evaluación de la potencia de la central. Dimensionado 16.4 Rentabilidad económica 16.5 Evaluación de Impacto ambiental 17.1 Descripción de una planta de cogeneración 17.2 Tecnologías aplicables. Ciclos combinados 17.3 Viabilidad económica 18.1 Propiedades del hidrógeno 18.2 Métodos de obtención del hidrógeno 18.3 Principio de funcionamiento de una pila de combustible 18.4 Tipos de pilas de combustible. Aplicaciones Indicadores de logro relacionados LO-08 LO-09 LO-10 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 7 de 15

8 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA Los conceptos básicos de cada tema serán presentados mediante clases expositivas CLASES PROBLEMAS La parte práctica de la asignatura estará basada en la realización de casos prácticos de aplicación de tecnologías de energías renovables, que incluyen el dimensionado, cálculo de la energía producida y la rentabilidad económica. El profesor desarrollará un ejemplo tipo de cada caso de estudio. Los alumnos resolverán un caso similar según tarea definida por el profesor. PRÁCTICAS El proceso de aprendizaje se completará con prácticas de laboratorio de identificación e inspección de componentes y sistemas de energías renovables. TRABAJOS INDIVIDUALES Memorias de los casos prácticos y de las prácticas de laboratorio. TRABAJOS EN GRUPO En el Laboratorio se utilizan metodologías activas estableciendo equipos de trabajo con el fin de incrementar la participación de los alumnos y su motivación. TUTORÍAS Realización de tutorías individuales o grupales en los horarios habilitados al efecto. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 8 de 15

9 RECURSOS DIDÁCTICOS BIBLIOGRAFÍA Ortega M. (2002). Energías renovables. Editorial: Paraninfo (Madrid) Boyle G. Renewable energy. Editorial: Oxford University Press. (New York) Electricidad solar fotovoltaica. Eduardo Lorenzo. Editorial: Progensa Rodríguez Amenedo J.L. y otros (2003). Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica. Editorial: Rueda (Madrid) CIEMAT Desarrollo tecnológico de sistemas aislados con energía eólica. Serie ponencias. Editorial: CIEMAT (Madrid) CIEMAT La biomasa como fuente de energía y productos para la agricultura y la industria. Serie ponencias. Editorial: CIEMAT (Madrid) Carta González J.A. y otros (2009). Centrales de energías renovables. Editorial Prentice Hall Martín M. (2003).Cogeneración.Editorial FC Editorial ESHA, European Small Hydropower Association. Guide on How to Develop a Small Hydropower Plant Creus Solé, Antonio (2004). Energías renovables. Editorial CEYSA. Observatorio europeo de energías renovables Agencia Internacional de Energías Renovables RECURSOS WEB Portal de Energías Renovables del CIEMAT Fundación Renovables Revista energías renovables Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía Materiales y componentes de sistemas fotovoltaicos Sistemas fotovoltaicos conectados aislados y conectados a red EQUIPAMIENTO Equipos de medida de variables climatológicas y eléctricas Aula informática. Programas informáticos específicos. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 9 de 15

10 CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA MES QUINCENA Sept 1ª 2ª ACTIVIDADES AULA LABORATORIO TRABAJO INDIVIDUAL TRABAJO EN GRUPO ACTIVIDADES EVALUACIÓN Tema 1 y 2 Organización Temas 3 Tema 4 y 5 Práctica módulos fotovoltaicos Práctica módulos fotovoltaicos Prácticas de laboratorio Prácticas de laboratorio OTROS Temas 5 y 6 Práctica sistemas fotovoltaicos Prácticas de laboratorio Oct 1ª 2ª Temas 7 y 8 Temas 8 y 9 Tema 10 Práctica sistemas fotovoltaicos Caso práctico energía solar fotovoltaica Caso práctico energía eólica Prácticas de laboratorio Tema 11 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 10 de 15

11 MES QUINCENA ACTIVIDADES AULA LABORATORIO TRABAJO INDIVIDUAL TRABAJO EN GRUPO ACTIVIDADES EVALUACIÓN OTROS 1ª Tema 12 Caso práctico de Minicentrales hidroeléctricas Nov Tema 13 Caso práctico energías marinas Temas 14 2ª 1ª Temas 15 Tema 16 Caso práctico de biomasa Tema 17 Dic 2ª Tema 17 Caso práctico de cogeneración Tema 18 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 11 de 15

12 SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA EVALUACIÓN Ref LO-01 LO-02 LO-03 LO-04 LO-05 LO-06 LO-07 LO-08 LO-09 LO-10 INDICADOR DE LOGRO Conocer las ventajas, aplicaciones y condicionantes técnicos, económicas, legales y ambientales de las energías renovables Determinar la radiación solar incidente, conocer las características técnicas de los componentes y dimensionar sistemas fotovoltaicos aislados y conectados a red. Calcular la energía producida y la rentabilidad económica. Determinar el recurso eólico, conocer las características técnicas de los aerogeneradores y calcular la energía producida, rentabilidad económica e impactos ambientales de los parques eólicos Conocer las características técnicas de los pequeños aerogeneradores. Seleccionar pequeños aerogeneradores. Estimar el recurso eólico en entornos urbanos. Calcular la energía producida y la rentabilidad económica. Conocer los componentes y sistemas fundamentales de las centrales termosolares. Estimar su producción energética, rentabilidad económica e impacto ambiental. Determinar el recurso hidráulico, conocer las tipologías de minicentrales y sus componentes de obra civil. Seleccionar el tipo de turbina más óptima. Dimensionar la central hidráulica, calcular la energía producida, rentabilidad e impacto ambiental Conocer las diferentes fuentes de de energías marinas. Estudiar los diferentes sistemas de conversión en energía eléctrica. Evaluar la energía producida y la rentabilidad económica. Evaluar su impacto medioambiental Conocer los diferentes tipos de biomasa y sus propiedades. Evaluar los recursos disponibles. Estudiar las diferentes tecnologías de su transformación en energía eléctrica y calor. Calcular la energía eléctrica producida y su rentabilidad económica así como su impacto medioambiental Conocer las aplicaciones de la biomasa a los sistemas de cogeneración. Estudiar las diferentes tecnologías aplicadas a la cogeneración. Evaluar su rentabilidad económica. Conocer las propiedades del hidrógeno y los métodos de su obtención. Conocer el funcionamiento de una pila de combustible y los diferentes tipos que existen y sus aplicaciones. Relacionado con RA: GUÍA DE APRENDIZAJE Página 12 de 15

13 EVALUACIÓN SUMATIVA (ACUMULATIVA) BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR PESO EN LA CALIFICACIÓN EVALUACIÓN CONTINUA Laboratorio: Incluye la realización de los casos prácticos y de las prácticas de laboratorio Según programación de la asignatura Aula y Laboratorio 50 % Examen de teoría y problemas Según programación del centro Aula 50 % Laboratorio Teoría y problemas SÓLO PRUEBA FINAL Según evaluación continua Según programación del centro 50 % 50 % GUÍA DE APRENDIZAJE Página 13 de 15

14 CRITERIOS DE CALIFICACIÓN EVALUACIÓN CONTINUA Laboratorio: Casos prácticos y prácticas de laboratorio La realización de los casos prácticos y de las clases de laboratorio es obligatoria. Las memorias de los casos prácticos y de las prácticas de laboratorio deben presentarse en los plazos indicados en la programación de la asignatura. La nota del caso práctico será la calificación de la memoria presentada, excepto en el caso práctico de Energía solar fotovoltaica que incluirá, como media ponderada, las calificaciones en las prácticas realizadas. Nota Laboratorio = Media aritmética de los casos prácticos Condiciones: Haber entregado todas las memorias en los plazos indicados Tener calificación igual o mayor a 5 puntos en todos los casos prácticos. Si un caso práctico se suspende debe repetirse y volver a entregar en el plazo que se establezca. El aprobado en el laboratorio tendrá validez mientras no se modifique la programación de la asignatura Teoría y Problemas La Teoría y Problemas se evalúa por Examen de teoría y problemas que se realizará en la fecha programada por Jefatura de Estudios. El examen estará dividido de cuatro partes: Teoría de los capítulos 1 al 3 Problemas de los capítulos 1 al 3 Teoría de los capítulos 4 al 8 Problemas de los capítulos 4 al 8 Cada una de estas partes vale un 25 % de la nota del examen. Para aprobar es necesario tener una nota mínima de 3 puntos en cada las cuatro partes indicadas. Si esto no se cumple, la nota media se calculará de la manera indicada pero con una nota máxima en el examen de 4 puntos sobre 10. Asignatura La nota de la asignatura se calcula como: Nota asignatura = 50 % Nota Laboratorio + 50 % Nota Examen Teoría y problemas Para aprobar la asignatura es imprescindible haber realizado y aprobado el laboratorio y que la Nota del Examen de Teoría y Problemas sea igual o mayor a 4 puntos. Si no se ha cumplido alguna de las condiciones para aprobar la asignatura, la nota de la misma se calculará del mismo modo pero con una nota máxima de 4 puntos sobre 10 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 14 de 15

15 CRITERIOS DE CALIFICACIÓN EVALUACIÓN SÓLO EXAMEN FINAL El examen final de la convocatoria de enero será el mismo examen de teoría y problemas de la evaluación continua y se calificará de la misma manera. El examen final de la convocatoria de julio tendrá la misma estructura y se calificará de la misma manera que en la convocatoria de enero. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 15 de 15