Competencia específica FE03: Conocer y utilizar las tecnologías de generación y almacenamiento de energía en generación distribuida.



Resultados de aprendizaje de la competencia específica FE03:



1.- Conocer los problemas técnicos y regulatorios derivados de la presencia de la GD en las redes de distribución eléctrica.



2.- Identificar las distintas topologías y parámetros de micro-redes eléctricas aisladas e interconectadas, así como de las tecnologías asociadas.



3- Conocer, comprender y aplicar los principios generales de funcionamiento de las tecnologías de generación y almacenamiento de energía, en el contexto de la generación distribuida.



4.- Tener aptitud para aplicar los conocimientos adquiridos en el diseño de micro-redes eléctricas.



5.- Utilizar correctamente los métodos básicos de medida experimental o simulación y tratar, presentar e interpretar los datos obtenidos, relacionándolos con las distintas tecnologías de generación y almacenamiento de energía.



Competencia Transversal G011: Desarrollar habilidades de aprendizaje necesarias para llevar a cabo una formación continua, así como para emprender estudios posteriores, con alto grado de autonomía, habilidades cimentadas sobre la base del respeto a los derechos humanos y a la igualdad de oportunidades de todas las personas.



Resultados de aprendizaje de la Competencia Transversal:



6. Tiene capacidad para el aprendizaje autónomo a través de la búsqueda de información en fuentes fiables

Tema 1. Generación Distribuida

Se exponen las diferentes problemáticas que se pueden presentar en el marco actual de la distribución, debido a la Generación Distribuida (GD) inmersa en dicha red, tanto desde el punto de vista técnico como regulatorio.



1.1. INTRODUCCIÓN

1.2. SISTEMA TRADICIONAL DE POTENCIA

1.2.1. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DEL SISTEMA ELÉCTRICO

1.2.2. ESTRUCTURA DEL SISTEMA ELÉCTRICO

1.2.3. OPERACIÓN Y PLANIFICACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO

1.3. ASPECTOS DE LA GD

1.3.1. BENEFICIOS DE LA GD

1.3.2. INCONVENIENTES DE LA GD

1.4. REGULACIÓN DE LA GD

1.5. VALORES POR UNIDAD. CÁLCULOS.



Tema 2. Micro-redes Eléctricas

Se introduce el concepto de micro-red eléctrica en el ámbito de la GD. Se analizan las diferentes topologías de micro-redes en las modalidades aislada e interconectada. Se estudia la integración de la micro-red.



2.1. INTRODUCCIÓN

2.2. CONCEPTO DE MICRO-RED ELÉCTRICA

2.3. TOPOLOGÍAS DE MICRO-RED ELÉCTRICA

2.3.1. CONECTADA A RED

2.3.2. AISLADA

2.4. INTEGRACIÓN DE LA MICRO-RED

2.4.1. INTERFACE DE CONEXIÓN

2.4.2. TECNOLOGÍAS DE CONEXIÓN

2.4.2.1. Máquina síncrona

2.4.2.2. Máquina asíncrona

2.4.2.3. Electrónica de potencia

2.4.3. IMPACTO DE LA GD

2.4.3.1. Flujos de potencia.

2.4.3.2. Variación de los niveles de tensión

2.4.3.3. Pérdidas de potencia

2.4.3.4. Contribución a fallos en la red

2.5. REDES ELÉCTRICAS INTELIGENTES (SMART-GRID)



Tema 3. Tecnologías Avanzadas de Generación

Se analiza el principio de funcionamiento de las tecnologías de las pilas de combustible, motor Stirling, microturbinas de gas y otras tecnologías de generación. Se evalúan las prestaciones eléctricas de estos dispositivos para su integración en GD.



3.1. INTRODUCCIÓN

3.2. PILAS DE COMBUSTIBLE

3.2.1. PEMFC

3.2.2. DMFC

3.2.3. AFC

3.2.4. PAFC

3.2.5. SOFC

3.2.6. MCFC

3.2.7. REGENERATIVAS

3.3. MOTORES STIRLING

3.4. MICROTURBINAS DE GAS

3.5. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA



Tema 4. Tecnologías de Almacenamiento

Se revisan las características y propiedades más relevantes de las tecnologías de almacenamiento de energía para su integración en GD. En este contexto, se estudian las prestaciones eléctricas de los sistemas que contemplan supercondensadores, bobinas superconductoras, hidrógeno, aire a presión, volante de inercia, baterías, bombeo de agua y energía térmica, etc.



4.1. INTRODUCCIÓN

4.2. ELECTROQUÍMICAS

4.2.1. BATERÍA CONVENCIONAL

4.2.2. BATERÍAS AVANZADAS

4.2.3. SUPERCONDENSADORES

4.2.4. HIDRÓGENO

4.3. ELÉCTRICAS

4.3.1. BOBINA SUPERCONDUCTORA

4.4. MECÁNICAS

4.4.1. VOLANTE DE INERCIA

4.4.2. AIRE COMPRIMIDO

4.4.3. BOMBEO HIDRÁULICO

4.5. TÉRMICAS

4.5.1. BAJA TEMPERATURA

4.5.2. MEDIA TEMPERATURA

4.5.3. ALTA TEMPERATURA



Tema 5 Tecnologías Híbridas

Se introducen los sistemas híbridos que agrupan dos o más tecnologías de generación y almacenamiento de energía. En este escenario, se contemplan aspectos relacionados con la hibridación de pilas de combustible, distintas tecnologías de energías renovables, microturbinas de gas, motor Stirling, cogeneración, trigeneración y tecnologías de almacenamiento de energía.



5.1. INTRODUCCIÓN

5.2. COGENERACIÓN

5.3. TRIGENERACIÓN

5.4. INSTALACIONES HÍBIRDAS



PRÁCTICAS DE LABORATORIO



Práctica 1. Modelado y simulación de un sistema eléctrico de potencia. Cálculo de pérdidas, flujos de potencia y perfiles de tensión.



Práctica 2. Introducción a la optimización de sistemas de generación distribuida. Diseño y simulación de una micro-red funcionando en isla.



Práctica 3. Simulación de una micro-red eléctrica conectada a red. Análisis energético, económico y de emisiones nocivas.



Práctica 4. Pilas de combustible y generación de hidrógeno. Funcionamiento y cálculo de eficiencias.



Práctica 5. Sistema de cogeneración con pila de combustible. Funcionamiento y cálculo de eficiencia térmica y eléctrica.



Práctica 6. Práctica de Campo: Visita al Centro de Investigación Tekniker.

La asignatura se organiza en sesiones magistrales (M), prácticas en aula (GA), prácticas de laboratorio (GL) y tutorías individualizadas, que se atienden en el despacho del profesor.



El alumnado dispone a través de la plataforma eGela, apuntes de teoría y ejercicios, que se van introduciendo a medida que se imparten los conocimientos teóricos necesarios. Además, se facilitan los guiones del conjunto de prácticas de laboratorio que se realizarán durante el cuatrimestre.



SESIONES MAGISTRALES (M)



En las sesiones magistrales (M) se imparten fundamentos teóricos, combinando medios convencionales con medios audiovisuales.



PRÁCTICAS DE AULA (GA)



En las prácticas de aula (GA) se realizan problemas de resolución de cálculos prácticos relacionados con las tecnologías de generación distribuida. Parte de éstos, son breves problemas que realizará el profesor. Otra parte serán ejercicios propuestos que el alumno irá realizando por su cuenta y consultando con el profesor.



PRÁCTICAS DE LABORATORIO (GL)



En las prácticas de laboratorio (GL) el alumnado dispondrá de los guiones de las actividades prácticas a realizar. Algunas de las prácticas consisten en simulaciones por ordenador de instalaciones que contemplan tecnologías de generación distribuida. Otras, incluyen el montaje de sistemas que contemplan tecnologías de generación y almacenamiento, sobre los cuales el alumnado tendrá que realizar medidas experimentales. Para cada práctica de laboratorio, el alumnado tendrá que entregar un informe a través de la plataforma eGela.

SISTEMA DE EVALUACIÓN CONTINUA



Para poder ser evaluado mediante el sistema de evaluación continua, se requiere de una asistencia a clase con regularidad.



Herramientas de calificación:



-Examen Escrito: Tendrá un valor del 60 % de la nota final. El Examen Escrito constará de dos partes, correspondientes a la primera parte y segunda parte de la asignatura. El valor de cada parte es el 50 % de la nota total del examen escrito. El hecho de presentarse a la primera prueba, implica que ya no se puede renunciar al sistema de evaluación continua.



A mitad del cuatrimestre se realizará una prueba de la primera parte. En la convocatoria ordinaria, se puede optar por realizar solo la segunda parte (en caso de que se haya obtenido como mínimo, 4 puntos sobre 10 en la prueba de la primera parte), o el examen completo, que incluye las dos partes. En cualquier caso, en el examen escrito, se debe obtener como mínimo, 4 puntos sobre 10, en cada parte. Por otra parte, para dar por superado el examen escrito, se deberá aprobar con 4 puntos sobre 10 tanto la parte teórica del examen, como la parte correspondiente a los ejercicios.



-Prácticas de laboratorio: Tendrá un valor del 20 % de la nota final. Es obligatorio asistir y realizar todas las Prácticas de Laboratorio, obteniendo como mínimo 5 puntos sobre 10.



-Trabajos Individuales: Su valor será del 20 % de la nota final. El hecho de presentar un Trabajo Individual, implica que ya no se puede renunciar al sistema de evaluación continua.



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes serán informados puntualmente.





SISTEMA DE EVALUACIÓN FINAL



Según el artículo 8 de la Normativa reguladora de la evaluación del alumnado en las titulaciones oficiales de Grado, el alumnado tendrá derecho a ser evaluado mediante el sistema de evaluación final. Para ello, el alumnado deberá presentar por escrito al profesorado responsable de la asignatura la renuncia a la evaluación continua en un plazo de 9 semanas a contar desde el comienzo del cuatrimestre. El sistema de evaluación final evalúa los resultados de aprendizaje a través de una prueba que se realizará durante el periodo oficial de exámenes. La prueba estará formada por un examen escrito (80 % de la nota) y actividades de evaluación de las prácticas de laboratorio (20 % de la nota). Es necesario obtener en cada parte del examen escrito (teoría y/o ejercicios) 4 puntos sobre 10, y en la actividad de evaluación de las prácticas, como mínimo, 5 puntos sobre 10.



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes serán informados puntualmente.



RENUNCIA



Según el artículo 12 de la Normativa reguladora de la evaluación del alumnado en las titulaciones oficiales de Grado, en el caso de evaluación continua, como el peso de la prueba es superior al 40% de la calificación de la asignatura, bastará con no presentarse a dicha prueba final para que la calificación final sea no presentado o no presentada. Cuando se trate de evaluación final, la no presentación a la prueba fijada en la fecha oficial de exámenes supondrá la renuncia automática de la convocatoria correspondiente. La renuncia a la convocatoria supondrá la calificación de no presentado o no presentada.





INFORMACIÓN SOBRE LA UTILIZACIÓN DE MATERIALES, MEDIOS Y RECURSOS



Con carácter general, y salvo que se indique lo contrario, durante el desarrollo de una prueba de evaluación en la UPV/EHU, quedará prohibida la utilización de libros, notas o apuntes, así como de aparatos o dispositivos telefónicos, electrónicos, informáticos, o de otro tipo, por parte del alumnado. En el momento de celebración de la prueba se podrán señalar, si es preciso, los lugares en que pueden depositar los materiales no autorizados, de manera que queden fuera del alcance del alumnado.

Apuntes teóricos, ejercicios y guiones de las prácticas de laboratorio disponibles a través de la plataforma eGela.

Bibliografía básica

• Gómez, J.L. Martínez, J.A. Rosendo, E. Romero, J.M. Riquelme, Sistemas Eléctricos de Potencia, Prentice Hall, 2003.

• Colmenar, D. Borge, E. Collado, M.A. Castro, Generación distribuida, autoconsumo y redes inteligentes, Uned, 14ª Ed., 2015.

• L. Hernández Callejo, Microrredes Eléctricas: Integración de generación renovable distribuida, almacenamiento distribuido e inteligencia, Garceta Grupo Editorial, 2019.

• R. Vicini, O. Micheloud, Smart Grid (Fundamentos, tecnologías y aplicaciones), Cengage Learning, 2012.

• F. Jurado, A. Cano, La generacion electrica distribuida con microturbinas de gas, koobeht int, 2005.

Bibliografía de profundización

• N.A. Hidayatullah, A. Kalam, State of the Art Distributed Generation and Smart Grid Technologies, Lambert Academic Publishing, 2012.
• Abdelhay A. Sallam, Om P. Malik, Power System Stability: Modelling, analysis and control, The Institution of Engineering and Technology, 2015.
• Ramesh Bansal, Handbook of Distributed Generation: Electric Power Technologies, Economics and Environmental Impacts, Springer, 2017.
• B. Sørensen, G. Spazzafumo, Hydrogen and Fuel Cells, Emerging Technologies and Applications, 3rd Edition, Academic Press, 2018.
• Fu-Bao Wu, Bo Yang, Ji-Lei Ye, Grid-scale Energy Storage Systems and Applications, Academic Press, 2019.
• F. Hina, N. Prabaharan, K. Akhtar, S. Mekhilef, J. Justo, Hybrid-Renewable Energy Systems in Microgrids: Integration, Developments and Control, 1st edition, Woodhead Publishing, 2018.

Revistas

• Applied Energy
• Energies
• Energy
• IEEE Transactions on Energy Conversion
• IEEE Transactions on Power Electronics
• International Journal of Hydrogen Energy
• Journal of energy Storage
• Sustainable Energy Reviews