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Grado en Ingeniería Eléctrica

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Sistemas Fotovoltaicos y Eólicos de Producción de Energía Eléctrica

Código asignatura
GIELEC01-4-026
Curso
Cuarto
Temporalidad
Primer Semestre
Materia
Electricidad, Electrónica y Automática (M. Sistemas E. Eléctrica)
Carácter
Optativa
Créditos
6
Itinerarios
  • Energías Renovables y Redes Eléctricas Inteligentes
Pertenece al itinerario Bilingüe
No
Actividades
  • Prácticas de Laboratorio (14 Hours)
  • Clases Expositivas (28 Hours)
  • Tutorías Grupales (2 Hours)
  • Prácticas de Aula/Semina (14 Hours)
Guía docente

De acuerdo con lo recogido en la memoria de verificación del título, la asignatura corresponde al módulo de MENCIÓN EN SISTEMAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA y a la materia ELECTRICIDAD, ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA.

Esta asignatura ofrece al alumno un contacto aplicado con los sistemas eólicos y fotovoltaicos de producción de energía eléctrica. 

Los objetivos formativos concretos son:

- Conocer la estructura y funcionamiento de los sistemas fotovoltaicos.

- Diseñar un sistema fotovoltaico conectado a red.

- Diseñar un sistema fotovoltaico aislado.

- Conocer la estructura y funcionamiento de un sistema eólico.

- Conocer los principales esquemas de control del generador eléctrico que forma parte del aerogenerador.

- Conocer la estructura, funcionamiento y control de un aerogenerador dotado de un generador de inducción doblemente alimentado.

Se recomienda haber cursado las asignaturas correspondientes a los módulos de formación básica y las correspondientes a segundo curso del módulo común a la rama Industrial. En especial resultará fundamental el haber superado las asignaturas de Tecnología eléctrica, Tecnología electrónica, Máquinas eléctricas I e Instalaciones eléctricas. 

Competencias generales:

CG1 Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería

industrial que tengan por objeto la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición,

fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones

energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización.

CG2 Capacidad para la dirección de las actividades objeto de los proyectos de ingeniería descritos en el epígrafe anterior.

CG3 Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.

CG4 Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad y razonamiento crítico.

CG5 Capacidad de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial, tanto en forma oral como escrita, y a todo tipo de públicos.

CG6 Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos.

CG7 Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.

CG8 Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas.

CG9 Capacidad para aplicar los principios y métodos de la calidad.

CG10 Capacidad de organización y planificación en el ámbito de la empresa, y otras instituciones y organizaciones.

CG11 Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar.

CG12 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial.

CG13 Capacidad para la prevención de riesgos laborales y protección de la salud y la seguridad de los trabajadores y usuarios.

CG14 Honradez, responsabilidad, compromiso ético y espíritu solidario

CG15 Capacidad de trabajar en equipo

-Competencias comunes a la rama industrial

CC4 Conocimiento y utilización de los principios de teoría de circuitos y máquinas eléctricas.

CC5 Conocimientos de los fundamentos de la electrónica.

CC6 Conocimientos sobre los fundamentos de automatismos y métodos de control.

CC10 Conocimientos básicos y aplicación de tecnologías medioambientales y sostenibilidad.

Competencias específicas de la asignatura

CEL6 Conocimiento sobre sistemas eléctricos de potencia y sus aplicaciones.

CEL7 Conocimiento aplicado de electrónica de potencia.

CEL8 Conocimiento de los principios la regulación automática y su aplicación a la automatización industrial.

CEL9 Capacidad para el diseño de centrales eléctricas.

CEL10 Conocimiento aplicado sobre energías renovables.

-      Resultados del aprendizaje

  • RESULTADOS DE APRENDIZAJE: “Al superar la asignatura el estudiante será capaz de...”

    R1

    Valorar la importancia de las energías renovables en el escenario energético y medioambiental actual.

    R2

    Diseñar sistemas fotovoltaicos conectados a red y sistemas fotovoltaicos aislados

    R3

    Identificar los principales elementos que forman parte de un aerogenerador y de sus sistemas de control, relacionándolos con la tarea que desarrollan

    R4

    Relacionar las características constructivas y técnicas de los sistemas eléctricos que forman parte de un aerogenerador con la potencia proporcionada para las distintas velocidades del viento.

    R5

    Describir la estructura y funcionamiento de los sistemas eólicos de producción de energía eléctrica basados en generadores de inducción doblemente alimentados.

La asignatura  aporta conocimientos técnicos tanto básicos como específicos relativos al uso de las energías renovables como fuentes de producción de energía eléctrica.  A continuación se enumeran, diferenciados en cuatro bloques, los contenidos teóricos de la asignatura

i.    INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Situación de la generación FV en España y en el Mundo. Célula solar. Curvas características. Temperatura, irradiación e Irradiancia solar. Módulos solares fotovoltaicos.  Criterios de selección de un panel solar. Cálculo de las horas de sol pico de un emplazamiento. Base de datos PVGIS. Sombras. Diodos de paso y de bloqueo.

ii.    SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A RED

Sistemas fotovoltaicos conectados a red. Seguidor del punto de máxima potencia. El inversor solar. Sistemas de filtrado pasivo. Esquemas de control. Control de los flujos de potencia activa y reactiva. Esquemas unifilares. Dimensionado del cableado de una instalación solar. Selección de la aparamenta de protección y maniobra en el circuito DC del generador solar: fusibles, interruptores, protecciones frente a sobretensiones y vigiladores de aislamiento. Selección de la aparamenta de protección y maniobra en el circuito AC de la planta solar: interruptor automático para la interconexión, interruptor automático, protección diferencial y proteción frente a sobretensiones. Funcionamiento en isla. Dimensionado de una planta solar conectada a red. Simulación de una planta solar conectada a red. Balance neto y autoconsumo fotovoltaico. Análisis de la viabilidad económica. Planteamiento del proyecto de la asignatura. 

iii.    SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AISLADOS

Sistemas fotovoltaicos aislados. El Regulador de carga de la batería. La Batería Solar. Dimensionado de un sistema fotovoltaico aislado. Tiempo de autonomía de un sistema fotovoltaico aislado. Ejemplos de sistemas fotovoltaicos aislados.

iii.    SISTEMAS EÓLICOS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Introducción. Estado actual de la energía eólica en España y en el Mundo. Aerogeneradores basados en generadores síncronos y asíncronos. El generador de inducción frente al generador síncrono. Velocidad fija frente a velocidad variable. Instalaciones eléctricas de parques eólicos.

iv.    AEROGENERADORES DOTADOS DE UN GENERADOR DE INDUCCIÓN DOBLEMENTE ALIMENTADO

Control de un aerogenerador dotado de un generador de inducción doblemente alimentado. Régimen de carga del aerogenerador. Seguimiento del punto de máxima potencia. Análisis de los flujos de potencia activa y reactiva a través del estator y a través del convertidor back-to-back. Procedimientos Operativos. Gestión de los flujos de potencia reactiva en un parque eólico. Respuesta frente a un hueco de tensión. 

SESIONES DE PRÁCTICAS

Durante el curso se realizarán siete sesiones prácticas cuyo contenido se describe a continuación:

Sesión 1- Cálculo de la producción solar de una planta fotovoltaica.

Sesión 2- Analisis y simulación de un generador solar fotovoltaico

Sesión 3- Simulación de la conexión de una planta FV a la red de distribución

Sesión 4- Monitorización de los equipos que forman parte de una planta solar FV

Sesión 5- Monitorización de un aerogenerador doblemente alimentado conectado a red

Sesión 6- Control de potencias activa y reactiva en un aerogenerador DFIG

Sesión 7- Funcionamiento automático de un aergenerador doblemente alimentado

Algunos de los trabajos desarrollados en la asignatura exigen el uso de documentación comercial en inglés, donde se describen las características técnicas de equipos y sistemas.

Las clases teóricas se imparten en aula combinando presentaciones PowerPoint con desarrollos en la pizarra. En estas clases se explicarán los contenidos teóricos de la asignatura combinándolos con la aplicación de los contenidos explicados a la resolución de instalaciones “tipo”. En las prácticas de aula se resolverán problemas más complejos, intentando que el alumno adquiera una cierta destreza y autonomía en el análisis de instalaciones fotovoltaicas y eólicas. Se manejarán características reales de los elementos que forman parte de estas instalaciones.

El alumno tendrá a su disposición en el Campus Virtual material docente original y/o las presentaciones en Power Point de las lecciones.

Respecto a las prácticas, éstas se realizarán en un laboratorio del edificio departamental. Serán una combinación de prácticas de simulación y prácticas con equipos reales. Previamente a la asistencia al laboratorio, el alumno dispondrá de un guión de cada práctica, que deberá haber preparado previamente. 

Algunos de los trabajos desarrollados en las PAs y PLs exigen el uso de documentación comercial en inglés, donde se describen las características técnicas de equipos y dispositivos.

TRABAJO PRESENCIAL

TRABAJO NO

PRESENCIAL

Temas

Horas totales

Clase Expositiva

Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres

Prácticas de laboratorio /campo /aula de  informática/ aula de idiomas

Prácticas clínicas  hospitalarias

Tutorías grupales

Prácticas  Externas

Sesiones de Evaluación

Total

Trabajo grupo

Trabajo autónomo

Total

Tema 1- Introducción a los Sistemas fotovoltaicos

5

1

2

0,2

8,2

3,5

9

12,5

Tema 2- Sistemas Fotovoltaicos conectados a red

7

1

2

0,4

10,4

3,9

10,2

14,1

Tema 3- Sistemas Fotovoltaicos aislados

5

2

4

1

0,4

12,4

5,1

13,4

18,5

Tema 4- Sistemas eólicos. de producción de energía eléctrica

8

1

2

0,4

11,4

5,2

13,4

18,6

Tema 5- Aerogeneradores con generador de inducción doblemente alimentado

10

2

4

1

0,6

17,6

7,3

19

26,3

Total

35

7

14

2

2

60

25

65

90

MODALIDADES

Horas

%

Totales

Presencial

Clases Expositivas

35

23,3

60

Práctica de aula / Seminarios / Talleres

7

4,7

Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas

14

9,33

Prácticas clínicas hospitalarias

Tutorías grupales

2

1,33

Prácticas Externas

Sesiones de evaluación

2

1,33

No presencial

Trabajo en Grupo

25

16,7

90

Trabajo Individual

65

43,3

Total

150

100

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados

La evaluación de los resultados del aprendizaje se hará de la siguiente forma:

Evaluación continua- convocatoria de enero

  • Se efectuará un EXAMEN FINAL al término del período de clases. La prueba incluirá preguntas de teoría de respuesta corta, problemas cortos de aplicación, y problemas prácticos de respuesta larga. Para aprobar la asignatura será necesario obtener una calificación superior a 5 puntos sobre 10 en la calificación de dicha prueba (80% de la nota final). 
  • Durante el curso, al terminar los contenidos relativos a Sistemas Fotovoltaicos, se efectuará un EXAMEN PARCIAL. Si la prueba parcial resulta aprobada (puntuación superior a 5 en la escala de 10), liberará al alumno de presentarse a esta parte en el examen final, calificándose este bloque con la nota obtenida en el examen parcial.
  • Trabajos propuestos. A lo largo del curso se propondrá un TRABAJO de aplicación práctica de los conocimientos adquiridos. (10% de la nota final). Los trabajos forman parte de las actividades correspondientes a la evaluación continua por lo que sólo se tendrán en cuenta en la convocatoria de enero.
  • Actividades de LABORATORIO. La participación activa del alumno se evaluará a partir de los resultados obtenidos en cada una de las prácticas de laboratorio (6% de la nota final) y mediante una PRUEBA FINAL en relación a las mismas (4% de la nota final). Para aprobar la asignatura resultará imprescindible aprobar las prácticas con una calificación superior a 5. La nota de prácticas supone un 10% de la nota final. 

Evaluación única- convocatoria de mayo y julio

Examen final (90% de la nota final). Constará de un examen que contemplará la globalidad de contenidos de la asignatura. La prueba estará constituida por preguntas de teoría de respuesta corta, problemas cortos de aplicación, y problemas prácticos de respuesta larga.

Nota de prácticas: serán evaluadas en una prueba complementaria al examen final (10% de la nota final).

Evaluación diferenciada

Los estudiantes que sigan el régimen de dedicación a tiempo parcial podrán someterse a una evaluación diferenciada, que consistirá en una prueba única. En dicha prueba además de preguntas relativas a los aspectos teórico-prácticos vistos en las clases expositivas y en las prácticas de aula, se incluirán preguntas relativas a los contenidos vistos en las prácticas de laboratorio de la asignatura. No se contempla la realización de exámenes parciales. No se contempla la realización y evaluación de trabajos. 

Clases de teoría: Se dispondrá de un aula equipada con proyector.

Clases de prácticas de laboratorio: Se dispondrá de un aula equipada con ordenadores de sobremesa, con programas informáticos dedicados. 

Se cuenta con equipamiento en el laboratorio para el ensayo de instalaciones reales fotovoltaicas y eólicas.

Material bibliográfico y documentación.

  • Apuntes propios del profesor (guías, resúmenes y material multimedia).
  • Bibliografía técnica disponible en los servicios online de la biblioteca universitaria (Revistas del IEEE, Revistas de la editorial Elsevier).
  • Catálogos de equipos.
  • Normativa española e internacional.  

Bibliografía básica recomendada:

[1] F. Antony, C. Dürschner, K. Remmers. Fotovoltaica para profesionales (Diseño, instalación y comercialización de plantas solares fotovoltaicas) 2006. Censolar. Ed Progensa

[2]  J.L. Rodríguez Amenedo, J.C. Burgos Díaz, S. Arnalte Gómez. Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica. Editorial Rueda S.L. 2003.

Se dispondrá de una página web de apoyo docente, alojada en el campus virtual de la Universidad de Oviedo. https://www.innova.uniovi.es/innova/campusvirtual/