PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Sistemas Electrónicos para Gestión de Energías Renovables"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Sistemas Electrónicos para Gestión de Energías Renovables" Grupo: Grp. de Clases teórico-prácticas de Sistemas Electrónicos para Gestión de E(990181) Titulacion: Máster Universitario en Ingeniería Electrónica, Robótica y Automática Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: Máster Universitario en Ingeniería Electrónica, Robótica y Automática 2016 E.T.S. de Ingeniería Sistemas Electrónicos para Gestión de Energías Renovables Optativa 1º Segundo Cuatrimestre 2º Grp. de Clases teórico-prácticas de Sistemas Electrónicos para Gestión de E (1) Tecnología Electrónica (Área principal) Ingeniería Electrónica (Departamento responsable) ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA, CAMINO DESCUBRIMIENTOS, S/N.- ISLA CARTUJA SEVILLA COORDINADOR DE LA ASIGNATURA CARRASCO SOLIS, JUAN MANUEL PROFESORADO VAZQUEZ PEREZ, SERGIO GALVAN DIEZ, EDUARDO CARRASCO SOLIS, JUAN MANUEL Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 8

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Los objetivos docentes de esta asignatura se centran en introducir al alumno en el campo de las tecnologías asociadas a la generación de energía basada en fuentes renovables, incluyendo las tecnologías eólica y fotovoltaica, así como las tecnologías de transmisión de energía eléctrica. Además, se analizarán las tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica y el uso de vehículos eléctricos como elementos fundamentales para el aumento de la penetración en la red de las energías renovables. Al superar con éxito esta asignatura, los alumnos serán capaces de conocer el funcionamiento básico de las fuentes de energía renovables y la problemática de su integración en la red eléctrica convencional. También serán capaces de diseñar sistemas de generación distribuida con alta penetración de energías renovables. Además, conocerán la normativa asociada a la conexión de fuentes de generación no convencionales, la problemática que supone para el sistema eléctrico y las soluciones posibles a partir de dispositivos basados en convertidores electrónicos de potencia. Competencias Competencias transversales/genéricas CB01 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación. CB02 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio; CB03 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios; CB04 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones -y los conocimientos y razones últimas que las sustentan- a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades; CB05 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. CG01 Funcionar de forma efectiva tanto de forma individual como en equipo. CG02 Utilizar distintos métodos para comunicarse de forma efectiva con la comunidad de ingenieros y con la sociedad en general. CG03 Demostrar conciencia sobre la responsabilidad de la práctica de la ingeniería, el impacto social y ambiental, y compromiso con la ética profesional, responsabilidad y normas de la práctica de la ingeniería. CG04 Demostrar conciencia de las prácticas empresariales y de gestión de proyectos, así como la gestión y el control de riesgos, y entender sus limitaciones. CG05 Reconocer la necesidad y tener la capacidad para desarrollar voluntariamente el aprendizaje continuo. CG06 Funcionar de forma efectiva como líder de un equipo formado por personas de distintas disciplinas y niveles. CG07 Trabajar y comunicarse eficazmente en contextos nacionales e internacionales. Competencias específicas CE03 Diseño, análisis y puesta en práctica de sistemas para la automatización de procesos. En particular para aumentar el rendimiento, la producción, la competitividad, la calidad y para la optimización de los recursos energéticos y humanos. CE11 Que los estudiantes adquieran capacidad para poder analizar problemas de Electrónica y su contexto. CE12 Que los estudiantes adquieran capacidad para poder analizar el contexto regulador de la Electrónica. CE13 Que los estudiantes adquieran capacidad para incorporarse a grupos de trabajo multidisciplinar sobre materias relacionadas con la Electrónica. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) Capitulo I. Introducción a los sistemas electrónicos para la gestión de las energías renovables Capitulo II. Energía Eólica Capitulo III. Energía fotovoltaica Capitulo IV. Sistemas FACTS, almacenamiento de energía y vehículos eléctricos Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Capítulo I. Introducción a los sistemas electrónicos para la gestión de las energías renovables Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 8

3 Tema 1. Introducción a las energías renovables (1h 25 ) El problema energético. Eólica, solar Hidráulica Biomasa Pilas de combustible Energía del mar Geotermia Conversión electrónica y fuentes de energía renovables Tema 2. Normativa de conexión a red (1h 25 ) Estabilidad de red Calidad de red Anti-isla Tema 3. Convertidores conectados a red 3x(1h 25 ) Esquema de sincronización Algoritmo de control Algoritmo de detección de isla Capítulo II. Energía Eólica Tema 4. Sistemas de Energía Eólica. (1h 25 ). Turbina eólica. Aerogenerador de velocidad variable. Tema 5. Convertidores de Potencia para aplicaciones de Energía Eólica 2x(1h 25 ) Control en el Estator. Control en el Rotor Capítulo III. Energía fotovoltaica Tema 6. Sistema de Generación de Energía Fotovoltaica. (1h 25 ). Clasificación según aplicaciones. Sistemas fotovoltaicos conectados a red. Algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia MPPT. Tema 7. Convertidores de Potencia Aplicados a P.F. 2x(1h 25 ) Topologías convencionales Topologías avanzadas Capítulo IV. Sistemas FACTS, almacenamiento de energía y vehículos eléctricos Tema 8 Convertidores FACTS. 2x(1h 25 ) o Transferencia de potencia en AC: Conceptos básicos o Definición FACTS El problema de la integración de renovables en la red eléctrica Funcionamiento de los dispositivos FACTS o Principio de compensación o Tipos de compensación o Control de parámetros Tipos de FACTS o Basados en tiristores o Self Conmutated Tema 9 Transmisión de potencia en corriente continua (HVDC) 2x(1h 25 ). Clasificación y aplicaciones. Topologías de convertidores de potencia HVDC basado en tiristores. Enlaces punto a punto Topologías de convertidores de potencia HVDC basado en IGBT s. Enlaces multerminal Tema 10 Almacenamiento en redes eléctrica. 2x(1h 25 ) Tecnologías de almacenamiento Aplicaciones de los sistemas de almacenamiento de energía para integración de renovables o Regulación de frecuencia o Load leveling o Arbitrage Convertidores de potencia para conexión de sistemas de almacenamiento Conclusiones Tema 11. Vehículos eléctricos 2x(1h 25 ) Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 8

4 Tipologías de vehículos eléctricos. Vehículo totalmente eléctrico y vehículo híbrido Vehículos conectados a la red (V2G) ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del cuatrimestre Clases teóricas Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Clases de pizarra ayudadas con material multimedia Competencias que desarrolla: CB01 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación. CB05 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. CG05 Reconocer la necesidad y tener la capacidad para desarrollar voluntariamente el aprendizaje continuo. CE03 Diseño, análisis y puesta en práctica de sistemas para la automatización de procesos. En particular para aumentar el rendimiento, la producción, la competitividad, la calidad y para la optimización de los recursos energéticos y humanos. CE11 Que los estudiantes adquieran capacidad para poder analizar problemas de Electrónica y su contexto. CE12 Que los estudiantes adquieran capacidad para poder analizar el contexto regulador de la Electrónica. Prácticas de Laboratorio Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Prácticas de simulación y con equipos reales de sistemas electrónicos para las gestión de fuentes de energía renovable. Estas prácticas deben trabajarse previamente con el objeto de implementar los algoritmos necesarios en el laboratorio durante las horas presenciales. Además los alumnos deberán realizar exposiciones sobre las conclusiones obtenidas durante el desarrollo de las actividades. Competencias que desarrolla: CB01 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación. CB02 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio; CB03 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios; CB04 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones -y los conocimientos y razones últimas que las sustentan- a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades; CB05 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. CG01 Funcionar de forma efectiva tanto de forma individual como en equipo. CG02 Utilizar distintos métodos para comunicarse de forma efectiva con la comunidad de ingenieros y con la sociedad en general. CG03 Demostrar conciencia sobre la responsabilidad de la práctica de la ingeniería, el impacto social y ambiental, y compromiso con la ética profesional, responsabilidad y normas de la práctica de la ingeniería. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 8

5 CG04 Demostrar conciencia de las prácticas empresariales y de gestión de proyectos, así como la gestión y el control de riesgos, y entender sus limitaciones. CG05 Reconocer la necesidad y tener la capacidad para desarrollar voluntariamente el aprendizaje continuo. CG06 Funcionar de forma efectiva como líder de un equipo formado por personas de distintas disciplinas y niveles. CG07 Trabajar y comunicarse eficazmente en contextos nacionales e internacionales. CE03 Diseño, análisis y puesta en práctica de sistemas para la automatización de procesos. En particular para aumentar el rendimiento, la producción, la competitividad, la calidad y para la optimización de los recursos energéticos y humanos. CE11 Que los estudiantes adquieran capacidad para poder analizar problemas de Electrónica y su contexto. CE12 Que los estudiantes adquieran capacidad para poder analizar el contexto regulador de la Electrónica. CE13 Que los estudiantes adquieran capacidad para incorporarse a grupos de trabajo multidisciplinar sobre materias relacionadas con la Electrónica. Trabajo de investigación Horas presenciales: Horas no presenciales: Metodología de enseñanza-aprendizaje: Trabajo guiado sobre tecnologías asociadas a los sistemas electrónicos para las gestión de fuentes de energía renovable. Estos trabajos incluirán el desarrollo de algoritmos y simulaciones, así como la elaboración de una memoria y la exposición del mismo. Competencias que desarrolla: CB01 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación. CB02 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio; CB03 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios; CB04 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones -y los conocimientos y razones últimas que las sustentan- a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades; CB05 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. CG01 Funcionar de forma efectiva tanto de forma individual como en equipo. CG02 Utilizar distintos métodos para comunicarse de forma efectiva con la comunidad de ingenieros y con la sociedad en general. CG03 Demostrar conciencia sobre la responsabilidad de la práctica de la ingeniería, el impacto social y ambiental, y compromiso con la ética profesional, responsabilidad y normas de la práctica de la ingeniería. CG04 Demostrar conciencia de las prácticas empresariales y de gestión de proyectos, así como la gestión y el control de riesgos, y entender sus limitaciones. CG05 Reconocer la necesidad y tener la capacidad para desarrollar voluntariamente el aprendizaje continuo. CG06 Funcionar de forma efectiva como líder de un equipo formado por personas de distintas disciplinas y niveles. CG07 Trabajar y comunicarse eficazmente en contextos nacionales e internacionales. CE03 Diseño, análisis y puesta en práctica de sistemas para la automatización de procesos. En particular para aumentar el rendimiento, la producción, la competitividad, la calidad y para la optimización de los recursos energéticos y humanos. CE11 Que los estudiantes adquieran capacidad para poder analizar problemas de Electrónica y su contexto. CE12 Que los estudiantes adquieran capacidad para poder analizar el contexto regulador de la Electrónica. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 8

6 CE13 Que los estudiantes adquieran capacidad para incorporarse a grupos de trabajo multidisciplinar sobre materias relacionadas con la Electrónica. BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Información adicional B. Sorensen, Renewable Energy. Academic Press F. Jarabo, N. Elortegui, Energías Renovables. S.A.P.T. Publicaciones Técnicas S.L., F. Jarabo, N. Elortegui, J. Jarabo Fundamentos de Tecnología Ambiental. S.A.P.T. Publicaciones Técnicas S.L., S. Heier, Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems. John Wiley & Sons G.L. Johnson, Wind Energy Systems. Prentice-Hall, INC P. Gipe, Energía Eólica Práctica. PROGENSA M. Castro, L. Dávila Gómez, A. Colmenar Santos. Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red: Estándares y Condiciones Técnicas. PROGENSA, E. Lorenzo. Electricidad Solar. Ingeniería de los Sistemas Fotovoltaicos. PROGENSA, M. Alonso Abella. Sistemas Fotovoltaicos. Introducción al Diseño y Dimensionado de Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica. S.A.P.T. Publicaciones Técnicas, S.L., Servicios Energéticos Básicos Autónomos. Manual del Usuario de Instalaciones Fotovoltaicas. PROGENSA, R. Lemvigh-Müller. Instalaciones de Energía Solar Térmica. S.A.P.T. Publicaciones Técnicas, S.L., CENSOLAR. La energía Solar. Aplicaciones Prácticas. PROGENSA, Avances en Energía Solar. Recopilación de artículos técnicos publicados en Era Solar. PROGENSA, K. Kordesch, G. Simader, Fuel Cells and their Applications. VCH Weinheim, F. Jarabo, La Energía de la Biomasa S.A.P.T. Publicaciones Técnicas S.L., P. Vas, Vector Control of AC Machines. Oxford Clarendon Press, P. Vas, Sensorless Vector and Direct Torque Control. Oxford University Press, Chee_Mun Ong Dynamic Simulation of Electric Machinery using Matlab/Simulink. Prentice Hall PTR, B.K. Bose, Power Electronics and Variable Frequency Drives. Technology and Applications. IEEE PRESS N. Mohan, T.M.Undeland, W.P. Robbins, Power Electronics, Converters, Applications, and Design, second edition. John Wiley & Sons, INC M.H. Rashid, Power Electronics.Circuits, Devices, and Applications. Second edition. Prentice Hall V. Subrahmanyam, Electric Drives. Concepts and Applications. MacGraw-Hill Ned Mohan, Electric Drives an Integrative Approach. MNPERE Minneapolis Mathworks La Edición del Estudiante de Simulink. Prentice Hall International Ltd SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Examen Teórico Evaluación de la teoría mediante el desarrollo de una prueba escrita Resolución de Problemas Evaluación de la capacidad para resolver problemas mediante el desarrollo de ejercicios numéricos Trabajo personalizado Se evaluará la capacidad del alumno mediante el desarrollo de un trabajo sobre los contenidos de la asignatura Criterios de calificación - Trabajo personalizado: Los alumnos podrán hacer un trabajo tutelado relacionado con la temática de la asignatura. La nota de este trabajo se valora de 0 a 10. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 8

7 - Examen teórico: Los alumnos realizarán un examen individual sobre los contenidos teóricos de la asignatura. La nota de este examen se valora de 0 a Evaluación de prácticas: Se realizará una evaluación continua de las prácticas mediante la entrega de memoria individuales sobre los aspectos desarrollados en las practicas. Cada memoria de práctica se puntuará de 0 a 10. La nota final de prácticas se calcula como la media de todas las memorias de prácticas. La nota final (NF) de la asignatura se calcula como una media ponderada de las notas del examen teórico (NE) y nota final de practicas (NP) usando la siguiente formula: NF = 0.6*NE + 0.4*NP Para aprobar la asignatura los alumnos deberán obtener una puntuación igual o superior a 5 en la nota final. Además, la nota del examen teórico debe ser igual o superior a 4 y la nota final de prácticas igual o superior a 5. Los alumnos que hayan aprobado la asignatura, podrán mejorar su calificación final mediante la entrega del trabajo personalizado. A la nota final de la asignatura previamente calculada se le sumaría de forma ponderada la nota del trabajo (NT). Siendo la nueva nota NF + 0.2*NT hasta un valor máximo de 10 puntos CALENDARIO DE EXÁMENES La información que aparece a continuación es susceptible de cambios por lo que le recomendamos que la confirme con el Centro cuando se aproxime la fecha de los exámenes. CENTRO: E.T.S. de Ingeniería 1 ª Convocatoria Fecha: Aula: 26/6/2018 Hora: CENTRO: E.T.S. de Ingeniería 2 ª Convocatoria Fecha: Aula: 4/9/2018 Hora: CENTRO: E.T.S. de Ingeniería Diciembre Fecha: Aula: 29/12/2017 Hora: TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: RAMON CARLOS PORTILLO GUISADO JOSE LUIS MORA JIMENEZ FERNANDO MUÑOZ CHAVERO ALFREDO PEREZ VEGA-LEAL MANUEL ANGEL PERALES ESTEVE ANTONIO LUQUE ESTEPA ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 8

8 GRUPO: Grp. de Clases teórico-prácticas de Sistemas Electrónicos para Gestión de E (990181) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: CARRASCO SOLIS, JUAN MANUEL HORARIO SIN ESPECIFICAR CLASES DEL PROFESOR: GALVAN DIEZ, EDUARDO HORARIO SIN ESPECIFICAR CLASES DEL PROFESOR: VAZQUEZ PEREZ, SERGIO HORARIO SIN ESPECIFICAR Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 8