A enerxía solar e o aproveitamento térmico

Esta materia do Módulo “Enerxía Solar”, de carácter obrigatorio, ten tres obxectivos formativos de gran utilidade para os profesionais das enerxías renovables en particular e do ámbito da enerxía en xeral. Que se resumen en:

1. Establecer os coñecementos e aplicar as bases metodolóxicas necesarias para o dimensionamiento e colocación eficiente de sistemas de aproveitamento do recurso solar, tanto térmicos como fotovoltaicos.
2. Establecer os coñecementos básicos sobre os diversos sistemas actuais de explotación de enerxía solar térmica, baseados en tecnoloxías eficientes e ambientalmente sostibles.
3. Establecer e aplicar as bases metodolóxicas da tecnoloxía para a recuperación óptima da enerxía térmica en calquera instalación, a partir de criterios termodinámicos e de sustentabilidade ambiental.

Os contidos desta materia obrigatoria, que se desenvolven en 3,0 ECTS, baséanse nos contemplados de forma sucinta no descritor da materia no plan de estudos do Máster, e que son: “A radiación solar e o espectro solar. Principios de funcionamento de sistemas solares térmicos. Conceptos e compoñentes básicos unha instalación. Cálculo de instalacións sinxelas. Exemplos de tecnoloxías apropiadas.”

Tendo no descritor arriba sinalado e a estado da arte dos distintos aspectos recolleitos no mesmo, o programa estrutúrase nos seguintes bloques temáticos.

Bloque I. Radiación solar.
Tema 1. Introdución.
Orixe e natureza. Radiación electromagnética. Espectro solar. Xeometría da radiación solar: Declinación, angulo cenital. Radiación solar directa e difusa.
Tema 2. Parámetros meteorolóxicos asociados ao recurso solar.
Medidas de radiación solar en superficie. Outros parámetros meteorolóxicos. Mapas de radiación solar.
Tema 3. Captación do recurso solar.
Localización e colocación dos sistemas de captación do recurso solar: Angulo acimutal, pendente ou elevación. Compoñente directa e difusa. Estudo de casos.

Bloque II. Enerxía solar térmica.
Tema 4. Instalacións de Baixa Temperatura.
Elementos dunha instalación solar térmica básica. Placas planas. Tubos sen carga. Rendementos.
Tema 5. Instalacións de Media e Alta Temperatura e outras.
Colectores solares e reflectores. Sistemas termosolares de concentración. Sistemas híbridos. Almacenamento de enerxía térmica.

Bloque III. Recuperación de enerxía térmica.
Terma 6. Optimización enerxética. Criterios termodinámicos. Algoritmo da táboa do pinch. Máxima recuperación de calor (MER).
Terma 7. Síntese de redes de intercambiadores de calor.

Obxectivos específicos (por bloques)
Bloque I. Radiación solar: Introducir ao alumno nos fundamentos e técnicas necesarios para coñecer a natureza e os fenómenos asociados á radiación solar, valorar os recursos renovables asociados e como estimar os parámetros meteorolóxicos asociados ao rendemento de sistemas de aproveitamento da enerxía solar.
Bloque II. Enerxía solar térmica: Coñecer os fundamentos de explotación da enerxía solar térmica a partir dos seus principios de funcionamento. Coñecer as características e elementos básicos dos distintos sistemas de aproveitamento de enerxía solar térmica e o seu almacenamento. Identificar e dimensionar sistemas convencionais de produción de enerxía solar térmica.
Bloque III. Recuperación de enerxía térmica: Coñecer e aplicar a tecnoloxía termodinámica de recuperación óptima de enerxía térmica, economicamente eficiente e ambientalmente sostible.

Bibliografía básica
Bohren, C.F., Clothiaux, E.E. “Fundamentals of Atmospheric Radiation”. Wiley-VCH, Weinheim, 2006.
John Duffie, J. William Beckman, W. “Solar Engineering of Thermal Processes”. John Wiley&Sons. 3a edición. New Jersey (2006).
Shenoy, U.V. “Heat Exchanger Network Synthesis”. Gulf Publishing Company. Houston,1995.

Bibliografía complementaria
Casanova, J., Bilbao, J. et al. “Curso de energía solar”. Secretariado de Publicaciones, Universidad de Valladolid, 1993.
Centro de Estudios de la Energía Solar “La Energía solar: Aplicaciones prácticas”. CEES, Sevilla, 1993.
CIEMAT “Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica”. Madrid, 2003.
El-Halwagi, M. “Process Integration”, Elsevier, 2006.
IDAE. Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura. Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE). www.idae.es
Iqbal, M. “An introduction to solar radiation”. Academic Press, San Diego (CA), 1984.
Linnhoff, B. “Process integration for the efficient use of energy”. The Institution of Chemical Engineers, 1982.
Lorenzo, E. “Electricidad solar: Ingeniería de los sistemas fotovoltaicos”. Instituto de Energía Solar, Universidad Politécnica de Madrid, 1994.
Ministerio de Fomento. Código Técnico de la Edificación DB HE 4
Petty, G.W. “A first course in atmospheric radiation”. Sundog, Madison (Wisconsin), 2004.
Prieto, J.I. “Fundamentos y aplicaciones de la energía solar térmica”. Servicio de Publicaciones, Universidad de Oviedo, 1998.
Sorensen, B. “Renewable Energy”. Academic Press. London, 2000.

Outra documentación
O profesor achegará presentacións dos contidos da materia e outros documentos a través da aula Virtual, na lingua de impartición da mesma.

Nesta materia o alumno adquirirá ou practicará una serie de competencias xenéricas, desexables en calquera titulación universitaria, e específicas, propias do ámbito científico e aplicado á Enerxía. Neste sentido, os alumnos deberán acadar as seguintes competencias:

Básicas
CB02.- Que os estudantes saiban aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade de resolución de problemas en contornas novas ou pouco coñecidos dentro de contextos máis amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa súa área de estudo.
CB03.- Que os estudantes sexan capaces de integrar coñecementos e enfrontarse á complexidade de formular xuízos a partir dunha información que, sendo incompleta ou limitada, inclúa reflexións sobre as responsabilidades sociais e éticas vinculadas á aplicación dos seus coñecementos e xuízos.
CB04.- Que os estudantes saiban comunicar as súas conclusións e os coñecementos e razóns
últimas que as sustentan- a públicos especializados e non especializados dun modo claro e sen ambigüidades.
CB05.- Que os estudantes posúan as habilidades de aprendizaxe que lles permitan continuar
estudando dun modo que haberá de ser en gran medida autodirixido ou autónomo.

Xenéricas
CG01.- Dominio da metodoloxía de traballo necesaria para a dedicación profesional ao campo das enerxías renovables, da sustentabilidade, así como ao I+D+i neste sector.
CG06.- Ter un coñecemento global das solucións enerxéticas renovables e dos conceptos de sustentabilidade enerxética.
CG07.- Coñecer as bases científicas aplicables no campo das enerxías renovables.
CG08.- Coñecer en profundidade as tecnoloxías, ferramentas e técnicas no campo das enerxías renovables, a sustentabilidade e a eficiencia enerxética.

Transversais
CT04.- Utilizar bibliografía e ferramentas de procura de recursos bibliográficos xenerais e específicos, incluíndo o acceso por Internet.
CT05.- Ser capaz de interpretar textos, documentación, informes e artigos académicos en inglés.
CT07.- Capacidade para a xestión e a decisión sobre un conxunto complexo e diverso de datos e fontes documentais.
CT09.- Aprendizaxe permanente e continua actualización.
CT14.- Motivación cara á calidade de procesos e técnicas de funcionamento.

Específicas
CE05.- Xestionar de forma eficiente os recursos enerxéticos, fomentando o seu desenvolvemento e uso segundo as premisas da sustentabilidade.
CE08.- Coñecer os fundamentos científico-técnicos e estado da arte.

Esta materia desenvolverase mediante diferentes mecanismos de ensino e aprendizaxe, como se indica nos seguintes apartados.

1. Docencia presencial

A materia, de tipo obrigatorio, consta de 3,0 ECTS, incluíndo clases expositivas, interactivas de seminario, sesión de laboratorio, titorías e exame. Desenvolveranse clases maxistrais, seminarios de problemas e unha sesión de laboratorio en aula de informática, para reforzar e aplicar os contidos teóricos que se aborden ao longo da materia.
A docencia presencial desenvolverase en tres formas principais:
• Clases expositivas, que introduzan os conceptos e problemas básicos a resolver, de acordo con contidos e obxectivos da materia.
Contémplase a participación dun profesional do ámbito da enerxía solar térmica, dependendo das condicións existentes e o desenvolvemento da materia.
• Clases interactivas de seminarios e actividades relacionadas con obxectivos da materia.
• Clase de laboratorio en aula de informática, relacionada con obxectivos da materia.
• Exame escrito, sobre contidos teóricos e prácticos.

Tamén se poderán programar titorías de grupo, para o seguimento do estudo dos alumnos e das actividades avaliables non presenciais.

2. Docencia non presencial

A docencia non presencial deberá ser desenvolta por cada alumno no estudo dos contidos da materia e a resolución dos problemas expostos. Dentro desta docencia os alumnos desenvolverán diversas de actividades avaliables (non presenciais), preferentemente en equipo, relacionadas cos contidos da materia.
A avaliación destas actividades avaliables non presenciais completarase mediante diversas preguntas sobre as mesmas no exame escrito da materia.
Os alumnos tamén poderán resolver as súas dúbidas co profesorado da materia, dentro dos seus horarios de titorías.

Competencia desenvolvida 1=Expositivas 2=Interactivas Seminario 3=Interactivas Laboratorio 4=Activ. Eval. Non Presenciais 5=Titorías
Básicas
CB02 2 3 4
CB03 4
CB04 4 5
CB05 1 3
Xenéricas
CG01 1 2 4
CG06 1
CG07 1
CG08 1
Transversais
CT04 1 4
CT05 1 4
CT07 4
CT09 1 2 3 4 5
CT14 1 2 3 4
Específicas
CE05 2 3 4
CE08 1 3

1. Sistema de cualificacións

A avaliación da materia compoñerase da suma ponderada das seguintes actividades.

Actividade avaliable Modo de avaliación Peso na nota global Nota mínima
Exame escrito (inc. preguntas sobre as activ.eval. non presenciais) Individual 60 % 3,5
Laboratorio en aula de informática Individual/En equipo 10% -
Activ. eval. non presenciais En equipo 25 % -
Titorías individuais e de grupo Individual 5 % -

Para superar a materia o alumno deberá obter unha cualificación global mínima de 5 sobre 10. Se o alumno obtén unha nota mínima de 3,5 sobre 10 no exame escrito a súa cualificación global obterase mediante suma ponderada das súas cualificacións nas actividades avaliables. Noutro caso, a cualificación global do alumno corresponderase coa do devandito exame escrito, sobre 10.

As cualificacións das actividades avaliables non presenciais, laboratorio e titorías conservaranse unicamente nas distintas oportunidades de avaliación do mesmo curso lectivo. Debendo o alumno repetir o exame escrito en cada oportunidade.

Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recolleito na “Normativa de avaliación do rendemento académico dous estudantes e de revisión de cualificacións”.

2. Avaliación das competencias

Competencia 1=Exame escrito 2=Laboratorio 3=Activ. Eval. Non Presenciais 4=Titorías
Básicas
CB02 1 2 3
CB03 1 4
CB04 4
CB05 1 3
Xenéricas
CG01 1 2 3
CG06 1 2
CG07 1
CG08 1 2 3
Transversais
CT04 3
CT05 3 4
CT07 4
CT09 1 2 3 4
CT14 1 2 3 4
Específicas
CE05 1 2 3 4
CE08 1

A materia ten unha carga de traballo de 3,0 ECTS, correspondendo 1 crédito ECTS a 25 horas de traballo total do alumno, sendo o número total de horas de traballo do alumno de 75, que se reparten como segue:

Actividade Horas presenciais Factor Traballo persoal TOTAL
Clases expositivas 15 2,5 37,5 52,5
Clases interactivas laboratorio 3 0 0 3
Clases interactivas seminario 2 1 2 4
Titorías 2 1 2 4
Exame e revisión 2 4,75 9,5 11,5
TOTAL 24 51 75

onde as horas presenciais indican o número de horas de docencia presencial da materia, incluíndo as diversas actividades presenciais que se realizarán na mesma; o factor indica a estimación de horas que ten que dedicar o estudante sen o profesor por hora de actividade presencial. As horas non presenciais resultan da suma das correspondentes a todas as actividades que deberá desenvolver o alumno sen a presenza do profesor, incluíndo as actividades avaliables non presenciais relacionadas coas clases expositivas, interactivas e titorías.

Asistir e participar activamente na docencia presencial.
Acudir a titorías para practicar técnicas estudadas e resolver dúbidas.
Traballar en equipo, tanto no estudo dos contidos da materia como nas actividades avaliables non presenciais.
Os alumnos que se matriculen da materia han de posuír previamente unha serie de coñecementos básicos que resultan de importancia para lograr superar a mesma: Algebra, cálculo, ecuacións de conservación, termodinámica física, fundamentos de procesos, aplicacións informáticas a nivel de usuario (Word, Excel, web).

Os alumnos matriculados deben realizar un seguimento regular das clases e participar en todas as actividades avaliables que se desenvolvan tanto na aula como fóra da mesma.

A docencia impartirase en castelán.
A materia contará cunha Aula Virtual.