La asignatura empieza estudiando el viento como recurso, para analizar después el funcionamiento de los aerogeneradores (primero aerodinámico y luego mecánico), para acabar con temas diversos de interés en la instalación real de los parques eólicos. Varios de los conceptos se explicarán desde problemas concretos solucionados mediante herramientas computacionales, aplicando el 'aprendizaje basado en problemas' en grupo creando un método continuo y cooperativo de evaluación y aprendizaje.

RESULTADOS DE APRENDIZAJE:



- Conoce e interpreta las características meteorológicas del viento como recurso energético (TEMA 1).

- Conoce los distintos tipos de aerogeneradores, sus virtudes y deficiencias (TEMA 1).

- Conoce el funcionamiento de los aerogeneradores desde el punto de vista de su aerodinámica (TEMA 2).

- Aplica herramientas computacionales para el tratamiento de datos de viento y la estimación del potencial eólico (TEMA 1 Y 2).

- Aplica los conocimientos de aerodinámica para el diseño de palas óptimas (TEMA 2).

- Conoce los problemas mecánicos que puede sufrir un aerogenerador (TEMA 3).

- Aplica herramientas computacionales para simular el funcionamiento aerodinámico, mecánico y de control de turbinas eólicas (TEMA 1, 2, 3).

- Conoce el diseño y configuración de los parques eólicos modernos (onshore y offshore) y sabe evaluar sus impactos fundamentales (TEMA 4).



Las competencias transversales que se trabajaran junto con esta asignatura serán: G012 - Aplicar las estrategias propias de la metodología científica: analizar la situación problemática cualitativa y cuantitativamente, plantear hipótesis y soluciones utilizando los modelos propios de la Ingeniería de Energías Renovables. RESULTADOS DE APRENDIZAJE: Tomar decisiones efectivas en diferentes contextos; Consecución de un futuro sostenible; Proponer estrategias y/o proyectos emergentes; Acciones mentales como el cuestionamiento, el análisis, la interpretación, la síntesis, la valoración y la emisión de juicios razonados.

I. EL VIENTO COMO RECURSO

1 Introducción

2 Atmósfera

3 Medición y tratamiento de datos



II. AERODINÁMICA

4 Modelo Unidimensional de Betz. Factor de inducción axial. Aerodinámica básica.

5 Perfiles Aerodinámicos.

6 Modelo de estela rotativa. Teoría BEM. Factor de Inducción Angular. Límite de potencia en máquinas 'lentas'.

7 Diseño de palas y Control. (ABP, Aprendizaje Basado en Problemas).

8 Turbinas de Eje Vertical y Horizontal. Comparación.



III. MECÁNICA Y DINÁMICA DE AEROGENERADORES(ABP)

9 Cargas sobre aerogeneradores.

10 Vibraciones

11 El ángulo flapping y el modelo 'muelle-bisagra'.





IV. TEMAS DIVERSOS (ABP)

12 Aplicaciones de la Energía Eólica

13 Economía

14 Diseño de parques eólicos.

15 Impacto medioambiental.







Prácticas: HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES DE USO EN SISTEMAS EÓLICOS y EXPERIMENTOS EN EL LABORATORIO.

1 Introducción.

2 Recurso eólico. Análisis de Datos con R.

3 Qblade. Perfiles Aerodinámicos, estudio en Banco Aerodinámico. Diseño de pala óptima con R.

4 FAST - código aeroelástico del NREL para ver el control pitch y crear inputs turbulentos de viento.

5 Experimento-proyecto de la aerobomba: Cálculo de tiempo de bombeo.

6 Experimento-proyecto en el túnel de viento.

La asignatura se ha diseñado siguiendo el método ERAGIN basado en las metodologías activas. Se ha introducido el uso del APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS que alcanzará los 4 temas principales en un grado aproximado y con entragables por equipos en cada tema.



Funcionaremos con equipos de tres alumnas/os. Las notas de los exámenes orales, experimentos-proyecto y el examen de R serán de grupo. Se completará con el examen final individual. Este método continua de grupo se compone de cuatro entregables relacionados directamente con los cuatro temas principales del programa:



- Exámenes orales 15%: los grupos deberán preparar preguntas semanales que pueden ser teóricas o de búsqueda de información sin saber a qué grupo le tocará responder. Las últimas dos semanas deberán defender problemas del 4. apartado de 'temas diversos' de la colección.

- Pruebas de grupo, 25%: Dos pruebas de R, uno de FAST y otro de laboratorio con un peso específico equivalente para las cuatro: Se realizará una prueba de recurso (entregable 1) y otra de aerodinámica (entregable 2) después de dos semanas de prácticas en la resolución de problemas de dichos apartados, el 1. y 2. de la colección. En diciembre se realizará en examen por grupos de laboratorio (entregable 3) junto con los experimentos-proyecto (aerobomba, túnel de viento, entregable 4). La referencia cronológica para las pruebas será en final de cada mes de octubre, noviembre, y diciembre, las cuales generalmente se subirán a eGela por cada equipo además de tener que defenderlas presencialmente. En cualquier momento se hará una entrevista oral al equipo para analizar lo que han entregado hasta ese momento.

• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 60
  • Trabajos en equipo (resolución de problemas, diseño de proyectos) (%): 25
  • Exposición de trabajos, lecturas… (%): 15

El alumnado que por causa justificada (Art.43 Normativa de Gestión para la Enseñanzas de Grado. UPV/EHU) no puedan participar del sistema de evaluación mixta podrán acceder a un examen final donde se evaluará también la parte práctica. Para ello, comunicará su deseo, de forma escrita y justificada al profesor responsable de la asignatura, en un plazo que como mínimo será de un mes antes de la fecha establecida para la evaluación de la asignatura. En este caso, el/la alumno/a será evaluado/a con un único examen final, que incluirá una parte práctica, y que comprenderá el 100% de la nota.



El artículo 39 de la misma normativa señala que el/la alumno/a que lo desee, podrá presentar su renuncia a la convocatoria de evaluación, mediante un escrito dirigido al profesor que imparte la asignatura, en un plazo que como mínimo será de un mes antes de la fecha de finalización del período docente de la asignatura.



En el caso de que el/la estudiante/a que no se presente a la prueba escrita, en cualquiera de las convocatorias, supondrá la renuncia a dicha convocatoria de evaluación y constará como No Presentado.

Articulo 9. (Normativa Reguladora de la Evaluación del Alumnado de las Titulaciones de Grado; BOPV Nº 50, 13 de marzo de 2017).La evaluación de las asignaturas en las convocatorias extraordinarias se realizará exclusivamente a través del sistema de evaluación final.



El artículo 39 de la misma normativa señala que el/la alumno/a que lo desee, podrá presentar su renuncia a la convocatoria de evaluación, mediante un escrito dirigido al profesor que imparte la asignatura, en un plazo que, como mínimo, será de un mes antes de la fecha de finalización del período docente de la asignatura.



En el caso de que el/la estudiante/a que no se presente a la prueba escrita, en cualquiera de las convocatorias, supondrá la renuncia a dicha convocatoria de evaluación y constará como No Presentado.



EN CASO DE QUE ALGÚN ALUMNO HAYA SEGUIDO LA ASIGNATURA A TRAVÉS DEL GRUPO Y, EN LA EVALUACIÓN, NO HAYA SUPERADO BIEN LA PARTE DEL GRUPO O BIEN LA PARTE SEPARADA DEL MISMO, SE PODRÁ PRESENTAR A LA PARTE NO SUPERADA POR SEPARADO Y SE LE CONSERVARÁ LA CALIFICACIÓN DE LA PARTE SUPERADA EN LA CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA. NO SE LE CONSERVARÁ PARA CURSOS SUCESIVOS.



SI NO HA PARTICIPADO EN EL GRUPO, DEBERÁ REALIZAR UN EXAMEN FINAL ESPECIALMENTE PREPARADO.

Materiales Obligatorios:
-Video/diapositivas de la asignatura (online)
-Colección de Problemas
-Libro de cabecera: Wind energy explained. Theory, design and application. Manwell, J.F.; McGowan, J.G. y Rogers, A.L. Ed. John Wiley and sons Ltd. 2002. 577 pág.
-Matlab/Octave, y FAST (Javafoil) instalados en su portatil

Bibliografía básica

Manwell, J. F., McGowan, J. G., & Rogers, A. L. (2010). Wind energy explained: theory, design and application. John Wiley & Sons.



Guidelines for Design of Wind Turbines (2002). Risø National Laboratory, Denmark.



Veers, P., Dykes, K., Lantz, E., Barth, S., Bottasso, C. L., Carlson, O., ... & Wiser, R. (2019). Grand challenges in the science of wind energy. Science, 366(6464).



Ding, Y. (2019). Data science for wind energy. CRC Press.



Hu, W. (Ed.). (2018). Advanced wind turbine technology. Springer.



Villarubia Lopez, M. (2013). Ingeniería de la energía eólica. MARCOMBO.

Bibliografía de profundización

Principios de conversión de la energía eólica. Ed. Ciemat. Ministerio de Ciencia e
innovación. 2009.

Jonkman, J., Butterfield, S., Musial, W., & Scott, G. (2009). Definition of a 5-MW reference wind turbine for offshore system development (No. NREL/TP-500-38060). National Renewable Energy Lab.(NREL), Golden, CO (United States).

Energía eólica. Talayero, Ana Patricia y Telmo, Enrique (coordinadores). Ed. Prensas Universitarias de Zaragoza. 2008. 302 pág.

Ulazia, A., Sáenz, J., Ibarra-Berastegi, G., González-Rojí, S. J., & Carreno-Madinabeitia, S. (2019). Global estimations of wind energy potential considering seasonal air density changes. Energy, 187, 115938.

Energía eólica. Teoría, concepción y cálculo práctico de las instalaciones. Le Gourieres, Desiré. Ed. Masson. 1983. 284 pág.

Ulazia, A., Saenz, J., & Ibarra-Berastegui, G. (2016). Sensitivity to the use of 3DVAR data assimilation in a mesoscale model for estimating offshore wind energy potential. A case study of the Iberian northern coastline. Applied Energy, 180, 617-627.

Ulazia, A., Sáenz, J., Ibarra-Berastegui, G., González-Rojí, S. J., & Carreno-Madinabeitia, S. (2017). Using 3DVAR data assimilation to measure offshore wind energy potential at different turbine heights in the West Mediterranean. Applied energy, 208, 1232-1245.

Garcia, O., Ulazia, A., del Rio, M., Carreno-Madinabeitia, S., & Gonzalez-Arceo, A. (2019). An Energy Potential Estimation Methodology and Novel Prototype Design for Building-Integrated Wind Turbines. Energies, 12(10), 2027.

Hurtado, J. P., Fernández, J., Parrondo, J. L., & Blanco, E. (2004). Spanish method of visual impact evaluation in wind farms. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 8(5), 483-491.

IEC 61400. Normativa sobre Energía Eólica

Revistas

Renewable Energy
Renewable and Sustainable Energy Reviews
Energy
Wind Energy
Applied Energy
Applied Sciences
Energies
Sustainability

Direcciones web

{https://www.youtube.com/watch?v=LlJAjOQFiVs&t=386s}{FAST Básico}
{https://www.youtube.com/watch?v=I9mvzEE17kw&t=9s}{FAST viento turbulento}
{https://ehubox.ehu.eus/s/BxMrkrMHiDCmW8G}{R Master REM + Energía Eólica}

IEA WIND: \url{https://community.ieawind.org/home}
Atlas eólico de España: \url{http://atlaseolico.idae.es/}
IRENA Global Atlas. \url{https://www.irena.org/globalatlas}
Puertos del Estado. Boyas. \url{http://www.puertos.es/en-us}
Reanalisis ERA5, ERA-Interim del ECMWF: \url{https://www.ecmwf.int/}
GAMESA: \url{http://www.gamesacorp.com/es/productos/aerogeneradores/fabricacion}
Acciona energía: \url{http://www.acciona-energia.es/}
Vestas: \url{http://www.vestas.com/}
Enercon: \url{http://www.enercon.de/es/_home.htm}
Nordex: \url{http://www.nordex-online.com/en}
GE Wind: \url{http://www.gepower.com/}