ANX-PR/CL/ GUÍA DE APRENDIZAJE. ASIGNATURA Energias renovables: solar, eolica y minihidraulica

Transcripción

1 ANX-PR/CL/ GUÍA DE APRENDIZAJE ASIGNATURA Energias renovables: solar, eolica y minihidraulica CURSO ACADÉMICO - SEMESTRE Segundo semestre GA_13AA_ _2S_

2 Datos Descriptivos Nombre de la Asignatura Titulación Centro responsable de la titulación Semestre/s de impartición Carácter Energias renovables: solar, eolica y minihidraulica 13AA - Master Universitario en Ingenieria de Montes Segundo semestre Obligatoria Código UPM Nombre en inglés Renewable energy: solar, wind and minihydroelectryc Datos Generales Créditos 4 Curso 1 Curso Académico Período de impartición Febrero-Junio Idioma de impartición Castellano Otros idiomas de impartición Requisitos Previos Obligatorios Asignaturas Superadas El plan de estudios Master Universitario en Ingenieria de Montes no tiene definidas asignaturas previas superadas para esta asignatura. Otros Requisitos El plan de estudios Master Universitario en Ingenieria de Montes no tiene definidos otros requisitos para esta asignatura. Conocimientos Previos Asignaturas Previas Recomendadas Instalaciones electricas y proyectos de electrificacion Otros Conocimientos Previos Recomendados Conocimientos básicos de Electrotecnia. Buena formación en Matemáticas y Física. GA_13AA_ _2S_

3 Competencias CE1.1 - Capacidad para la redacción, dirección y ejecución de proyectos de industrias de desenrollo, aserrío y mueble y para el aprovechamiento de energías renovables. CE1.4 - Capacidad para el desarrollo de Energías renovables en el medio Forestal y Natural. CG2 - Integrar los conocimientos previos (propios de grado) de manera crítica y relacionada de forma que se puedan aplicar al estudio de situaciones reales y a la propuesta de alternativas. Resultados de Aprendizaje RA108 - Capacitar al alumno para dimensionar sistemas fotovoltaicos. RA106 - Conocer la naturaleza y características de la radiación solar. RA113 - Valorar los aspectos económicos y medioambientales ligados a la generación Minihidráulica. RA107 - Conocer el principio de funcionamiento de las células y generadores solares. RA109 - Capacitar al alumno para proyectar instalaciones de Energía Solar Térmica. RA111 - Conocer la potencialidad de la generación eléctrica Minihidráulica dentro del concierto global del consumo. RA112 - Conocer los fundamentos técnicos y características específicas de las instalaciones de Energía Minihidráulica. RA110 - Capacitar al alumno para proyectar instalaciones de Energía Eólica. GA_13AA_ _2S_

4 Profesorado Profesorado Nombre Despacho Tutorías Illanes Mu?oz, Rafael (Coordinador/a) L.Electrotecnia L - 11:30-14:30 M - 11:30-14:30 Fernandez-Golfin Seco, Jose Javier L.Electrotecnia jj.fgolfin@upm.es X - 12:45-14:45 J - 12:00-14:00 V - 12:45-14:45 Ramirez Montoro, Juan Jose por determinar juanjose.ramirez.montoro@upm.es Por determinar Nota.- Las horas de tutoría son orientativas y pueden sufrir modificaciones. Se deberá confirmar los horarios de tutorias con el profesorado. GA_13AA_ _2S_

5 Descripción de la Asignatura Esta asignatura comprende el estudio de las energías renovables: solar, eólica y minihidráulica, y de las distintas tecnologías para su aprovechamiento. Tras una breve introducción en la que se aborda el análisis de la situación energética actual y, en especial, de las energías renovables, se comienza con el estudio de la Radiación Solar como recurso energético. El alumno será capaz de evaluar la energía disponible en un determinado emplazamiento. Se sigue con el estudio de la energía Solar Térmica y su aplicación habitual a instalaciones de agua caliente sanitaria y/o calefacción. También se aborda el estudio de las Centrales termosolares para la producción de electricidad por vía termodinámica. A continuación se desarrolla el tema de la energía solar fotovoltaica donde el alumno adquirirá las destrezas y conocimientos necesarios para poder proyectar este tipo de instalaciones. Posteriormente se estudiará la energía eólica, desde la evaluación del recurso disponible, hasta la selección del aerogenerador y la estimación de la producción energética. Para finalizar se introducirá al alumno al estudio y diseño de centrales minihidráulicas. También se abordará el estudio de los aspectos medioambientales de estos tipos de energía renovable. A lo largo del curso el alumno hará prácticas con software para el proyecto de este tipo de instalaciones y desarrollará trabajos prácticos de diseño. Temario 1. Introducción a las energías renovables. Situación Energética y de las energías renovables Consumo de energía primaria Importancia de las distintas fuentes de energía 1.3. Previsiones de abastecimiento energético futuro Consumo y reservas de combustibles fósiles Situación de las energías renovables en España y en el Mundo 2. Radiación Solar Introducción. Naturaleza de la radiación solar. Radiación Extraterrestre y Constante Solar Radiación solar sobre la superficie terrestre. Componentes de la radiación solar. Aparatos de medida de radiación solar 2.3. Aspectos geométricos de la radiación solar. Coordenadas ecuatoriales y horizontales de la posición del Sol. Movimiento aparente del Sol. Ángulo de incidencia de la radiación solar sobre plano horizontal Radiación sobre plano horizontal y sobre plano inclinado Cálculo de la radiación solar sobre superficies inclinadas Efecto de la orientación de los captadores solares sobre la radiación recibida. GA_13AA_ _2S_

6 3. Energía Solar Térmica Utilización de la energía solar térmica El captador solar Recta de rendimiento de un captador solar Otros componentes de una instalación solar térmica 3.5. Principales aplicaciones de la energía solar térmica Instalaciones para producción de agua caliente sanitaria Régimen de funcionamiento y control mediante termostato diferencial Cálculo de instalaciones de energía solar térmica Exigencias del Código Técnico de la Edificación y otras normativas aplicables Aspectos económicos y proyecto Centrales termosolares. 4. Energía Solar Fotovoltaica Principio de conversión y célula solar fotovoltaica. Tecnologías de fabricación de células fotovoltaicas Circuito equivalente de una célula fotovoltaica. Ecuación característica de una célula fotovoltaica Tensión a circuito abierto y corriente de cortocircuito. Punto de máxima potencia Influencia de la temperatura y de la iluminación sobre los parámetros de la célula Asociación de células en serie y paralelo Condiciones estándares y TONC para los módulos fotovoltaicos Característica de un módulo fotovoltaico Sistemas fotovoltaicos aislados. Componentes Dimensionado de sistemas fotovoltaicos aislados Sistemas fotovoltaicos conectados a red. El mercado fotovoltaico. Normativa. 5. Energía Eólica Naturaleza y características del viento.distribución Weibull. Variación de la velocidad con la altura. Evaluación de recursos eólicos. Aspectos ambientales de la energía eólica Principio de conversión de la energía eólica: Teorema de Betz Turbinas eólicas. Fuerza ejercida sobre las palas. Coeficiente de Potencia. Curva de potencia-velocidad Tipos de turbinas eólicas. Generadores eléctricos Aplicaciones de pequeña potencia. Selección de un aerogenerador. Diseño de una instalación aislada con baterías Parques eólicos. Selección del emplazamiento Obra civil. Instalaciones eléctricas. Monitorización y control Estimación de la producción. Estudio de rentabilidad. GA_13AA_ _2S_

7 6. Minicentrales Hidroeléctricas. Situación de la Minihidráulica en Europa y en España 6.1. Recursos. Tipos de minicentrales Estudios hidrológicos Criterios de diseño Obra civil. Equipos hidráulicos. Equipos eléctricos Regulación y equipos auxiliares. Cálculos de costes de los distintos elementos Coste del kw instalado, índice de potencia. Producción, índice de energía Obtención de concesiones de agua. Autorización de instalaciones electromecánicas y líneas. Reconocimiento de instalación en régimen especial Fases del estudio de impactos. Medidas preventivas y correctoras. Vigilancia ambiental e impactos residuales GA_13AA_ _2S_

8 Cronograma Horas totales: 49 horas y 39 minutos Horas presenciales: 49 horas y 39 minutos (47.7%) Peso total de actividades de evaluación continua: 100% Peso total de actividades de evaluación sólo prueba final: 100% Semana Actividad Prensencial en Aula Actividad Prensencial en Laboratorio Otra Actividad Presencial Actividades Evaluación Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4 Tema 1. Presentación. Situación Energética y de las Energías Renovables. Tema 2. Radiación Solar. Introducción al estudio de la Radiación Solar. Tema 2. Radiación solar. Determinación y cálculo de la Radiación Solar. Duración: 01:00 Tema 2. Radiación solar. Determinación y cálculo de la Radiación Solar. Duración: 01:00 PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Tema 3. Energía Solar Térmica. Captador térmico. Rendimiento. Tema 3. Energía Solar Térmica. Aplicaciones de agua caliente Sanitaria y Calefacción. Tema 3. Energía Solar Térmica. Centrales termosolares. Tema 3. Energía Solar Térmica. Diseño y Cálculo de instalaciones de energía Solar Térmica. PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Tema 4. Energía Solar Fotovoltaica. Conversión fotovoltaica. Principios de funcionamiento. La célula solar. Duración: 01:03 GA_13AA_ _2S_

9 Semana 5 Semana 6 Semana 7 Semana 8 Tema 4. Energía Solar Fotovoltaica: Curva I-V y parámetros característicos. Generador fotovoltaico. Tema 4. Energía Solar Fotovoltaica: Determinación de la curva característica bajo condiciones de temperatura de célula e irradiancia dadas. PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Tema 4. Energía Solar Fotovoltaica: Otros componentes de un sistema fotovoltaicos. Instalaciones conectadas a red. Tema 4. Diseño y cálculo de Instalaciones PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Tema 4. Sistemas de concentración fotovoltaica Aspectos legales. Visita a instalaciones de energía solar PL: Actividad del tipo Prácticas de Laboratorio Tema 4. Obtención de curva característica I-V de un módulo fotovoltaico. Montaje de componentes fotovoltaicos. PL: Actividad del tipo Prácticas de Laboratorio Temas 3 y 4. Prácticas de utilización de herramienta informáticas para diseñar y proyectar instalaciones de energía solar. PL: Actividad del tipo Prácticas de Laboratorio Semana 9 Sistemas fotovoltaicos de bombeo de agua. Evaluación temas 1,2, 3 y 4 EX: Técnica del tipo Examen Escrito Evaluación continua Actividad presencial Semana 10 Tema 5. Energía Eólica: Recursos eólicos. Realización de trabajo práctico sobre proyecto de instalaciones de energía solar térmica PL: Actividad del tipo Prácticas de Laboratorio GA_13AA_ _2S_

10 Semana 11 Semana 12 Semana 13 Semana 14 Tema 5.Energía Eólica: Generadores eléctricos. Tema5. Energía Eólica. Turbinas eólicas. Duración: 01:03 Tema 5. Energía eólica: Parques eólicos y cálculo de producción eléctrica. Tema 6. Minicentrales hidroeléctricas. Tema 5. Diseño y cálculo de instalaciones de energía eólica. Duración: 01:03 PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Tema 6. Minicentrales hidroeléctricas. Duración: 01:00 Tema 6. Minicentrales hidroeléctricas. Duración: 01:00 PR: Actividad del tipo Clase de Problemas Realización de trabajo práctico sobre proyecto de instalaciones de energía solar fotovoltaica PL: Actividad del tipo Prácticas de Laboratorio Semana 15 Evaluación temas 5 y 6 EX: Técnica del tipo Examen Escrito Evaluación continua Actividad presencial Realización de prácticas y Entrega de trabajos EP: Técnica del tipo Examen de Prácticas Evaluación continua Actividad presencial Semana 16 Semana 17 Examen Final Duración: 04:00 EX: Técnica del tipo Examen Escrito Evaluación sólo prueba final Actividad no presencial Nota.- El cronograma sigue una planificación teórica de la asignatura que puede sufrir modificaciones durante el curso. Nota 2.- Para poder calcular correctamente la dedicación de un alumno, la duración de las actividades que se repiten en el tiempo (por ejemplo, subgrupos de prácticas") únicamente se indican la primera vez que se definen. GA_13AA_ _2S_

11 Actividades de Evaluación Semana Descripción Duración Tipo evaluación Técnica evaluativa Presencial Peso Nota mínima Competencias evaluadas 9 Evaluación temas 1,2, 3 y 4 02:00 Evaluación continua 15 Evaluación temas 5 y 6 02:00 Evaluación continua EX: Técnica del tipo Examen Escrito EX: Técnica del tipo Examen Escrito Sí 50% 5 / 10 CE1.4, CE1.1, CG2 Sí 30% 5 / 10 CE1.1, CE1.4, CG2 15 Realización de prácticas y Entrega de trabajos 01:30 Evaluación continua EP: Técnica del tipo Examen de Prácticas Sí 20% 5 / 10 CE1.1, CG2, CE Examen Final 04:00 Evaluación sólo prueba final EX: Técnica del tipo Examen Escrito No 100% 5 / 10 CG2, CE1.4, CE1.1 Criterios de Evaluación Las evaluaciones que se realizan a lo largo del curso como parte de la evaluación continua se subdividen en diferentes preguntas teóricas y ejercicios prácticos que los alumnos deberán, según el caso, responder o resolver. Estas preguntas y ejercicios se agrupan convenientemente en hojas con cuestiones y/o enunciados de problemas, constituyendo cada hoja citada una actividad evaluable que es calificada de 0 a 10 con un peso de ponderación en la nota de la evaluación, indicado en la misma. Evaluación Continua Los alumnos que opten por la evaluación continua, para aprobar la asignatura deberán cumplir los siguientes requisitos: 1º) No haber registrado en el control de asistencia, respecto al número de horas de clase asignadas a la asignatura, más de un 20 por ciento de faltas sin justificar. 2º) Obtener una calificación mínima de 3,5 en cada una de las actividades evaluables, calificándose de 0 a 10 cada una de ellas, además de obtener una calificación media global superior o igual a 5. Los alumnos que no cumplan el primer requisito tendrán que examinarse globalmente de la asignatura coincidiendo con el examen final. Los alumnos que teniendo una nota media superior o igual a 5 y que en alguna o algunas actividades evaluables no alcanzaran el 3,5 deberán alcanzar esta nota mínima examinándose de las actividades evaluables correspondientes en el examen final. Los alumnos que no hayan alcanzado una nota media global igual o superior a 5, podrán, coincidiendo con el examen final, examinarse de las materias correspondientes a todas las actividades evaluables en las que hubieran obtenido una nota inferior a 5, de forma que la nota obtenida en las actividades evaluables realizadas, substituya a las obtenidas anteriormente y exigiéndoseles, para aprobar la asignatura, una media global (de todas las actividades) superior o igual a 5. Alternativamente, los alumnos que no hayan alcanzado una nota media global igual o superior a 5 podrán en cualquier caso optar por la realización completa del examen final. Los alumnos que por evaluación continua hayan superado los requisitos para aprobar la asignatura podrán presentarse coincidiendo con el examen final a las actividades evaluables que consideren oportunas con objeto de mejorar su calificación. Solo examen final Los alumnos que opten por realizar exclusivamente un examen final, para aprobar la asignatura deberán obtener una calificación mínima de 5. Las prácticas de laboratorio realizadas y el trabajo de diseño de instalación presentado se tendrán en cuenta con las mismas ponderaciones de la evaluación continua. Los alumnos que no hubieran realizado las prácticas o realizado trabajo deberán responder a las cuestiones adicionales que se propongan en su lugar, en el examen final GA_13AA_ _2S_

12 Recursos Didácticos Descripción Tipo Observaciones Energías Renovables para el Desarrollo. Editorial Thomson-Paraninfo. Energía Solar. Diseño y Dimensionamiento de Instalaciones. A. de Francisco; M. Castillo. Mundi Prensa. Sistemas Eólicos de producción de Energía Eléctrica. J.L. Rodríguez Amenedo; J.C. Burgos Días; S. Arnalte Gómez. Editorial Rueda S.L. Manual de pequeña hidráulica. European Small Hydropower Association. Celso Peuche. Rentabilidad de la energía hidroeléctrica en mini-centrales. ITT/Flygt Manual práctico sobre minicentrales hidroeléctricas, Asociación para el estudio y mejora de los salmónidos. Diego García de Jalón y Guido Schmidt. Energía Eólica Práctica. Paul Gipe. Editorial Progensa. Energía Eólica. Desiré Le Gourieres. Editorial Massou Energías Renovables. Mario Ortega Rodríguez. Paraninfo Madrid Apuntes de Radiación Solar. Rafael Illanes Apuntes sobre energía solar térmica. Rafael Illanes Apuntes sobre enegía fotovoltaica. Rafael Illanes Apuntes de energía eólica. Rafael Illanes Problemas y ejercicios resueltos. Bancos de prácticas y ordenadores Equipos e instrumentos de medida Paneles Solares Fotovoltaicos y Térmicos. Reguladores, Inversores y Baterías. Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica y Térmica. Software para la realización de proyectos de energías renovables Recursos web Recursos web Recursos web Recursos web Recursos web Equipamiento Equipamiento Equipamiento Equipamiento Equipamiento Otros GA_13AA_ _2S_