PLAN DOCENTE DE LA ASIGNATURA Curso académico: 2019-20
Identificación y características de la asignatura
Código 500235 Créditos ECTS 6
Denominación
(español) ENERGÍAS RENOVABLES Denominación
(inglés) RENEWABLE ENERGIES
Titulaciones Ciencias Ambientales Centro Facultad de Ciencias
Semestre 5 Carácter Obligatorio Módulo Tecnología Ambiental
Materia Energías Renovables
Profesor/es
Nombre Despacho Correo-e Página web
Francisco Cuadros Blázquez A106 [email protected] Área de conocimiento Física Aplicada
Departamento Física Aplicada Profesor coordinador
(si hay más de uno) Francisco Cuadros Blázquez
Competencias Competencias básicas
CB1: Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CB2: Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3: Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB4: Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
CB5: Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
Competencias generales
CG1: Adquirir una visión multidisciplinar y global de la problemática ambiental, enfocada desde diversos sectores del conocimiento.
CG2: Ser capaz de coordinar y completar los trabajos de especialistas en distintas áreas relacionadas con el medio ambiente.
CG3: Tener una formación adecuada en los aspectos científicos, técnicos, sociales, económicos y jurídicos del medio ambiente.
CG4: Ser capaz de tratar la problemática ambiental con rigor y de forma interdisciplinar, de acuerdo con la complejidad de su ámbito de trabajo, teniendo en cuenta el resto de las problemáticas sociales y económicas de nuestra sociedad.
CG5: Adquirir las destrezas necesarias para la conservación y gestión del medio y los recursos naturales, la planificación territorial, la gestión y calidad ambiental en las empresas y administraciones, la calidad ambiental en relación con la salud así como la comunicación y formación ambiental, bajo la perspectiva de la sostenibilidad.
CG6: Desarrollar una actitud abierta y autodidacta frente a las nuevas problemáticas y realidades ambientales, la nueva legislación y tecnologías, así como las nuevas preocupaciones y percepciones socioambientales.
Competencias transversales
CT1: Ser capaz de situarse en un contexto nuevo, con problemas singulares, identificarlos, analizarlos y proponer formas de actuación
CT2: Buscar, analizar, comprender, comentar y sintetizar información.
CT3: Identificar y analizar la dimensión multidisciplinar e interdisciplinar de un problema.
CT9: Analizar la sostenibilidad de las propuestas y actuaciones propias desde el punto de vista humano, económico y ecológico.
CT10: Identificar posibles puestos de trabajo en función de las posibilidades que ofrece el mercado laboral y de las competencias adquiridas.
Competencias específicas
CE2: Integrar los factores jurídicos, socioeconómicos y culturales en el tratamiento de los problemas ambientales.
CE3: Utilizar instrumental de campo y laboratorio con rigor y seguridad.
CE7: Diseñar planes de ordenación, gestión y conservación integral del medio ambiente y de los recursos naturales mediante el uso de tecnologías limpias y sostenibles, incluyendo las energías renovables.
CE8: Aplicar medidas y tecnologías de prevención y mitigación de alteraciones ambientales, de conservación y de restauración del medio natural.
CE10: Realizar actividades de consultoría y evaluación de impacto ambiental.
CE11: Diseñar y ejecutar proyectos ambientales.
CE12: Diseñar, implantar y auditar sistemas de gestión y de calidad ambiental.
Contenidos
Breve descripción del contenido
Tipos de fuentes de energía. Estudio del sistema energético actual, sus problemas económicos y medioambientales. Eficiencia de los sistemas energéticos. Definición del concepto de energía renovable. Las energías renovables como una alternativa de solución a medio plazo. Estudio de las tecnologías utilizadas en las energías renovables: energía solar térmica, solar fotovoltaica, de la biomasa, hidráulica, eólica, mareomotriz, geotérmica.
Integración de las energías renovables en el sistema energético. Promoción de las energías renovables. Aspectos económicos. Beneficios medioambientales aportados por las energías renovables. Fuentes de información sobre energías renovables.
Temario de la asignatura 1. Introducción.
1.1Historia del consumo energético en el mundo.
1.2. Problemas originados por los usos energéticos de la sociedad actual.
1.2.1. Problemas medioambientales.
1.2.2. Problemas de sostenibilidad.
1.2.3 Problemas sociales.
1.3 Magnitudes fundamentales y unidades.
2. Radiación Solar.
2.1. El Sol como fuente de energía.
2.2. Terminología.
2.3. Distribución de la radiación solar.
2.4. Geometría Solar.
2.5. Análisis de sombras.
3. Energía Solar Térmica.
3.1. Introducción.
3.1.1. Transmisión de calor.
3.1.2. Propiedades de los vidrios.
3.2. Captadores Solares.
3.2.1. Captador Solar Plano. Componentes: Absorbedor (tipos). Aislamiento térmico. Caja y cubierta transparente. Funcionamiento del captador solar plano:
Rendimiento.
3.2.2. Captador de vacío: De flujo directo. De tipo HeatPipe y diseños especiales.
3.3. Curvas de Rendimiento. Aplicaciones.
3.4. Instalaciones para agua caliente sanitaria.
3.5. Acumuladores.
3.5.1. Tipos de acumuladores.
3.5.2. Diseño y funcionamiento.
3.6. Tipos de instalaciones.
3.6.1. Clasificación de instalaciones.
3.7. Calor solar pasivo. Arquitectura bioclimática.
3.8. Energía Solar Térmica de Alta Temperatura para la generación de Electricidad (Termoelectricidad/Centrales Termosolares).
3.8.1 Máquinas Térmicas. Ciclo de Carnot.
3.9. Estanques Solares.
3.10. Aspectos económicos y medioambientales de la Energía Solar Térmica.
3.11 Conclusiones.
Descripción de las actividades prácticas del tema:
A lo largo del tema se llevarán a cabo varios seminarios donde se realizarán diversos ejercicios prácticos de lo tratado en las clases teóricas: dimensionamiento de instalaciones solares térmicas, análisis de viabilidad energética, económica y medioambiental de instalaciones solares térmicas de baja y alta temperatura, comparación entre la arquitectura bioclimática y los edificios tradicionales, desarrollos futuros en la energía solar térmica, etc. El total de horas estimado dedicado a este menester es de 5.
4. Energía Solar Fotovoltaica.
4.1. Efecto fotovoltaico.
4.2. Funcionamiento de una célula fotovoltaica.
4.3. Características eléctricas de las células solares.
4.3.1. Circuito equivalente.
4.3.2. Parámetros característicos y curvas características de las células solares.
4.3.3. Sensibilidad espectral.
4.3.4. Rendimiento de las células y de los módulos fotovoltaicos.
4.4 Tipos de células.
4.5. Silicio cristalino.
4.5.1. Silicio monocristalino.
4.5.2. Silicio policristalino: Células POWER. Silicio en banda y lámina delgada.
EFG. Cadena Ribbon. APex.
4.6. Película delgada.
4.6.1 Silicio amorfo.
4.6.2. Diseleniuro de cobre e indio (CIS).
4.6.3 Telururo de Cadmio (CdTe).
4.7. Células híbridas (HIT).
4.7.1. Tratamiento superficial antirreflectante.
4.7.2. Estructura superficial y contactos.
4.7.3. Otras tecnologías fotovoltaicas innovadoras.
4.7.4. Componentes de una instalación fotovoltaica: Módulos fotovoltaicos.
Inversores. Baterías. Regulador. Accesorios.
4.8. Aspectos económicos de los sistemas de energía Solar Fotovoltaica.
4.9. Impacto medioambiental de los sistemas FV.
4.10. Integración de los sistemas FV en los sistemas de energía futuros.
Descripción de las actividades prácticas del tema:
A lo largo del tema se llevarán a cabo varios seminarios donde se realizarán diversos ejercicios prácticos de lo tratado en las clases teóricas: dimensionamiento de instalaciones solares fotovoltaicas aisladas y conectadas a red, análisis de viabilidad energética, económica y medioambiental de instalaciones solares fotovoltaicas, desarrollos futuros en la energía solar fotovoltaica, papel que desempeñará la energía solar fotovoltaica en los sistemas energéticos futuros, etc. El total de horas estimado dedicado a este menester es de 5.
5. Biomasa.
5.1 Introducción.
5.1.1. Biomasa. Pasado y presente.
5.1.2. El proceso de combustión.
5.1.3. La fotosíntesis.
5.1.4. Estimación de los recursos de la biomasa.
5.2. Extracción de la energía de la biomasa
5.2.1. Procesado físico: Secado. Reducción de tamaño. Densificación. Separación.
5.2.2. Conversión Térmica: Combustión. Pirólisis y licuefacción. Gasificación.
5.2.3. Síntesis de combustibles.
5.2.4. Procesado biológico.
5.3. Obtención de biomasa.
5.3.1. Residuos agrícolas.
5.3.2. Residuos sólidos urbanos.
5.3.3. Cultivos energéticos.
5.4. Beneficios e impactos medioambientales.
5.5 Economía.
5.6 Perspectivas futuras.
Descripción de las actividades prácticas del tema:
A lo largo del tema se llevarán a cabo varios seminarios donde se realizarán diversos ejercicios prácticos de lo tratado en las clases teóricas: dimensionamiento de instalaciones de biomasa, análisis de viabilidad energética, económica y medioambiental de instalaciones de biomasa, desarrollos futuros en la energía de la biomasa, papel que desempeñará la energía de la biomasa en los sistemas energéticos futuros, etc. El total de horas estimado dedicado a este menester es de 4.
6. Energía Hidráulica.
6.1. Introducción.
6.1.1. La energía hidráulica como fuente energética.
6.1.2. Antecedentes históricos.
6.1.3. Tipos de centrales hidroeléctricas.
6.2. Turbinas.
6.2.1. La turbina Francis.
6.2.2. Turbina de flujo axial.
6.2.3. Turbinas de impulso.
6.2.4. Velocidad específica y rangos de aplicación.
6.3. Minicentrales hidroeléctricas.
6.4. Consideraciones medioambientales.
6.5. Integración.
6.6. Economía.
6.7. Perspectivas futuras.
Descripción de las actividades prácticas del tema:
A lo largo del tema se llevarán a cabo varios seminarios donde se realizarán diversos ejercicios prácticos de lo tratado en las clases teóricas: dimensionamiento de centrales hidroeléctricas, análisis de viabilidad energética, económica y medioambiental de instalaciones hidroeléctricas, etc. El total de horas estimado dedicado a este menester es de 1.
7. Energía eólica.
7.1. Introducción.
7.1.1. El viento.
7.2. Turbinas de viento (aerogeneradores).
7.2.1. Aerodinámica de las turbinas de viento.
7.2.2. Potencia y energía de las turbinas de viento.
7.3. Impacto medioambiental.
7.4. Desarrollo comercial y potencial de la energía eólica.
8. Energía de las mareas, olas y geotérmica.
8.1. Energía de las mareas.
8.1.1. Introducción.
8.1.2. Naturaleza de las mareas.
8.1.3. Generación de energía.
8.1.4. Factores medioambientales.
8.1.5. Integración.
8.1.6. Economía.
8.1.7. Potencial de la energía de las mareas.
8.1.8. Aprovechamiento de las corrientes de marea.
8.2. Energía de las olas.
8.2.1. Introducción
8.2.2. Tecnologías para el aprovechamiento de la energía de las olas.
8.2.3. Aspectos económicos.
8.2.4. Impacto medioambiental.
8.2.5. Integración.
8.3. Energía geotérmica.
8.3.1. Introducción.
8.3.2. El interior de la tierra como fuente de calor.
8.3.3. Perspectiva histórica.
8.3.4. Física de los recursos geotérmicos.
8.3.5. La fuente de calor de las capas sedimentarias.
8.3.6. Tecnologías para la explotación geotérmica.
8.3.7. Aspectos medioambientales.
8.3.8. Aspectos económicos.
Horas de trabajo del
alumno por tema Horas Horas actividades prácticas Horas actividad de seguimiento
Horas. No presencial
Tema Total GG PCH LAB ORD SEM TP EP
1 6 3 3
2 7 3 4
3 27 7 5 15
4 27 7 5 15
5 26 7 4 15
6 21 6 1 14
7 19 5 14
8 8 4 4
Evaluación 9 3 6
TOTAL 150 45 15 90
GG: Grupo Grande (100 estudiantes).
PCH: prácticas clínicas hospitalarias (7 estudiantes) LAB: prácticas laboratorio o campo (15 estudiantes)
ORD: prácticas sala ordenador o laboratorio de idiomas (30 estudiantes) SEM: clases problemas o seminarios o casos prácticos (40 estudiantes).
TP: Tutorías Programadas (seguimiento docente, tipo tutorías ECTS).
EP: Estudio personal, trabajos individuales o en grupo, y lectura de bibliografía.
Metodologías docentes 1. Explicación y discusión de los contenidos.
3. Actividades experimentales como prácticas en laboratorios, aulas de informática y trabajos de campo.
5. Trabajo autónomo del alumno.
Resultados de aprendizaje
1. Adquirir una visión crítica de los distintos sistemas energéticos. Sus fuentes, transformaciones, usos y transporte (CT2, CT9).
2. Estudiar las necesidades energéticas de una determinada aplicación y ver la viabilidad económica de la alternativa renovable (CT1, CT3, CT9, CT10, CE2).
3. Ser capaz de realizar una auditoría energética en el ámbito doméstico, institucional e industrial y proponer medidas de ahorro y eficiencia (CE3, CE7, CE8, CE10, CE11, CE12).
Sistemas de evaluación
Según lo estipulado en el artículo 4.6 de la normativa de evaluación de los resultados de aprendizaje y de las competencias adquiridas por el alumnado en las titulaciones oficiales de la Universidad de Extremadura (DOE el 12 de diciembre de 2016), durante las tres primeras semanas del curso, cada estudiante comunicará al profesor coordinador de la asignatura por escrito si opta por un sistema de evaluación continua o por un sistema de evaluación con una única prueba final de carácter global. Una vez elegido el tipo de evaluación, el estudiante no podrá cambiar en la convocaría ordinaria de ese semestre y se atendrá a la normativa de evaluación para la convocatoria extraordinaria. En caso de no comunicar nada al profesorado se entiende que se opta por la evaluación continua.
1.- Evaluación continua.
El alumno tendrá que demostrar la comprensión, asimilación y aplicación práctica de los contenidos de la asignatura. Para aprobar la asignatura será necesario obtener una calificación mayor de 3,5 (en la escala de 0 a 10) en el examen ordinario. Los pesos de las diferentes partes serán:
70% Nota del examen ordinario escrito.
20% Trabajos propuestos durante el curso en las actividades no presenciales.
10% Asistencia regular y participación activa en las clases.
La nota final se obtendrá según la ecuación:
Nota = 0,7 * Nota Examen + 0,2 * Trabajos + 0,1* Asistencia/participación.
2.- Prueba final alternativa
Esta prueba comprenderá el examen ordinario al que se refiere el punto anterior, con un peso del 70%, más la realización escrita de 2 ejercicios/problemas, que contribuirá con el 30% restante.
En este caso, la nota final se obtendrá según la ecuación:
Nota = 0,7 * Nota Examen + 0,3 * Ejercicios/Problemas
Bibliografía (básica y complementaria) Desde el enlace:
http://lope.unex.es/search~S7*spi/?searchtype=r&searcharg=500235&sortdropdown=-
&SORT=D&extended=0&SUBMIT=Buscar&searchlimits=&searchorigarg=r500247 se puede acceder a la bibliografía recomendada que está disponible en la biblioteca de la UEx.
1. Boyle. G. (Editor) (2004). “Renewable Energy”. 1ª Edición. Ed. Oxford University Press. Oxford.
2. Jaime González Velasco (2009). “Energías Renovables.”, Ed. Reverté.
3. Donald L. Klass (1998). “Biomass for Renewable Energy, Fuels, and Chemicals”, Academic Press.
4. Bent Sorensen (2004). “Renewable Energy. Its physics, engineering, use, environmental impacts, economy and planning aspects”, 3rd Ed., Elsevier.
5. Martin O. L. Hansen (2008). “Aerodynamics of Wind Turbines”, Earthscan.
6. CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) (1998). La energía Solar en la Edificación. Ed. CIEMAT, Madrid.
7. CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) (1999). Fundamentos, Dimensionado y Aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica. Ed.
CIEMAT, Madrid.
8. CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) (1995). La Biomasa: Fuente de energía y Productos para la Agricultura y la Industria. Ed.
CIEMAT, Madrid.
9. CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) (1997). Principios de la Conversión de la Energía Eólica. Ed. CIEMAT, Madrid.
10. Colmenar, A. y Castro, M (1998). “Biblioteca Multimedia de las Energías Renovables”.
Ed. IDAE y UNED. Madrid.
11. Jarabo, F., Pérez Domínguez, C.; Elortegui, N.; Fernández González, J.; Macías, J.J.
(1991). “El libro de las Energías Renovables”. Ed. S.A. de Publicaciones Técnicas. Madrid.
12. Lorenzo, E (1994). “Electricidad Solar. Ingeniería de los Sistemas fotovoltaicos”. Ed.
Universidad Politécnica. Madrid.
13. SODEAN (2004). “Instalaciones Solares Térmicas”. Ed. SODEAN, S.A. y DGS LV Berlin-Brb.
14. SODEAN (2004). “Instalaciones Fotovoltaicas”. Ed. SODEAN, S.A. y DGS LV Berlin- Brb.
15. SODEAN (2004). “Instalaciones de Biomasa”. Ed. SODEAN, S.A. y DGS LV Berlin-Brb.
16. Luis Ángel Agejas Domínguez (1996). “Biocombustibles. Utilización de los aceites vegetales como energía renovable.” Ministerio de Agricultura y Alimentación.
17. José Luis Fernández Cavada. (Ed.) (1991). “Agroenergética” Ministerio de Agricultura y Alimentación.
Horario de tutorías Tutorías Programadas:
A determinar en función del número de alumnos y del resto de las asignaturas.
Recomendaciones
El temario del curso es bastante amplio por lo que es conveniente la elaboración por parte del alumno de esquemas que ayuden a fijar ideas sobre las fuentes de energía renovables. Dichos esquemas deberían estar basados en los siguientes puntos:
- Naturaleza del recurso y disponibilidad.
- Técnicas utilizadas para su aprovechamiento.
- Viabilidad ambiental.
- Viabilidad económica.
- Integración en los sistemas de energía.
