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La implantación de sistemas de energía sostenibles que garanticen un futuro en equilibrio con el entorno es una prioridad a nivel mundial y a nivel europeo, estando en Europa recogido dentro de la agenda 2030. Este planteamiento se ha incrementado ultimamente debido a la escasez y dependencia energética, más aún dentro del contexto de inestabilidad geopolitica actual, siendo la generación mediante energías renovables (principalmente eólica y fotovoltaica, por la potencia generada) un aspecto prioritario dentro de la UE y a nivel mundial.
La energía eléctrica generada mediante sistemas eólicos y fotovoltaicos tiene una serie de características que hace que se precise personal especializado para su instalación, mantenimiento, diseño y gestión. Este hecho es aún más evidente con la apuesta, por parte de los diferentes organismos internacionales, del incremento de la generación eólica marina (offshore), la cual supone un considerable reto tecnológico (existen en la actualidad aerogeneradores marinos de 22 MW).
Una característica habitual de las energías renovables es la variabilidad de la fuente de energía prímaria (por ej. eólica o fotovoltaica), siendo necesaria la intervención de la electrónica de potencia y control para obtener una energía eléctrica con unas características determinadas que posibiliten su inyección en la red eléctrica (grid-following), de frecuencia practicamente constante, o su funcionamiento en modo aislado (grid-forming) con unos determinados estándares de tensión y frecuencia. Esto implica conocer en profundidad las topologías usadas para este propósito, así como saber implementar los algoritmos de control que posibilitan su funcionamiento. Se estudian también los fundamentos de los medios de almacenamiento, principalmente basados en baterias, y sus principales tecnologías.
La asignatura va dirigida a todos los que deseen desarrollar una actividad profesional en el área de los sistemas de energía eólica y fotovoltaica, adquiriendo el nivel suficiente no sólo para comprender perfectamente el funcionamiento de dichos sistemas y el de sus componentes, sino también para poder intervenir en el diseño, cálculo e instalación de los mismos.
Entre los objetivos de esta asignatura, se analiza (incluyendo conceptos estadísticos) el recurso básico necesario para la producción de energía eólica, el viento, y el emplazamiento donde se ubicarán las máquinas eólicas (aerogeneradores). Analizando a continuación los condicionantes técnicos de estos sistemas y factores que han de tenerse en cuenta en el dimensionado. Se hace un estudio detallado de los generadores eléctricos que se utilizan en la actualidad (por ej. PMSG y DFIG), incluyendo la electrónica de potencia (por ej. convertidores Back-to-Back) necesaria para su control (seguimiento del punto de máxima potencia, limitación de potencia y limitación de velocidad entre otros) así como de la conexión a red. Por otro lado, se caracteriza el recurso solar para los sistemas fotovoltaicos y se analizan las principales topologías de electrónica de potencia empleadas en estos sistemas. En ambos casos, se estudian los algoritmos de control que determinan la extracción de la energía primaria (por ej. punto de máxima potencia MPPT) y gobiernan los convertidores electrónicos de potencia.
La asignatura tiene prácticas obligatorias, no presenciales, que se realizarán mediante programas de simulación tipo Matlab/Simulink, PSIM y/o Spice (o similares).
Los conocimientos previos para cursar esta asignatura corresponden a los fundamentos o principios básicos de la Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Mecánica de Fluidos, Máquinas Eléctricas y Máquinas Hidráulicas, así como todo lo relacionado con la Tecnología Electrónica, Electrónica de Potencia y Control.
La comunicación entre el equipo docente y los alumnos se hará a través de la plataforma virtual Ágora o por e-mail con los profesores. El día de contacto por teléfono serán los martes por la mañana, de 10:00 a 14:00 horas (Santiago Monteso), y los lunes por la tarde, de 16:00 a 20:00 horas (José Carpio), en los teléfonos 913986481 y 913986474 respectivamente.
Santiago Monteso (coordinador de la asignatura): smonteso@ieec.uned.es
José Carpio: jcarpio@ieec.uned.es
C/ Juan del Rosal, 12
28040 Madrid
Se recomienda al alumno la utilización del curso virtual creado al efecto como soporte de la asignatura (al que puede acceder dese las páginas web de la UNED).
Ver sección de Resultados de Aprendizaje
C3 - Elaborar y tratar modelos matemáticos que representen el comportamiento de los sistemas industriales TIPO: Conocimientos o contenidos.
C4 - Adquirir destrezas en la aplicación de técnicas de simulación computacional TIPO: Conocimientos o contenidos.
CP4 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades TIPO: Competencias.
H3 - Desarrollar capacidad de razonamiento crítico TIPO: Habilidades o destrezas.
Unidad Didáctica 1: DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS EÓLICOS
Se explica el recurso eólico y su aprovechamiento en las instalaciones y centrales eólicas.
Unidad Didáctica 2: GENERADORES ELÉCTRICOS, ELECTRÓNICA DE POTENCIA Y CONTROL APLICADOS A SISTEMAS EÓLICOS
Se presentan los distintos tipos de generadores eléctricos que existen en las centrales eólicas (principalmente DFIG y PMSG). Se profundiza en el estudio de los sistemas electrónicos de potencia que incorporan los generadores eólicos, así como los fundamentos para su control.
Unidad Didáctica 3: INSTALACIÓN DE SISTEMAS EÓLICOS
Se realiza una descripción de los distintos tipos de instalaciones y centrales eólicas que existen, su conexión al sistema eléctrico y los distintos aspectos técnicos asociados.
Unidad Didáctica 4: GENERADORES FOTOVOLTAICOS, ELECTRÓNICA DE POTENCIA Y CONTROL
Se presentan los fundamentos de los generadores fotovoltaicos y del recurso solar. Se particulariza el estudio de los sistemas electrónicos de potencia que incorporan los generadores fotovoltaicos, así como los fundamentos para su control.
Unidad Didáctica 5: FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO
Se presentan los fundamentos de los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica, principalmente los basados en baterías electroquímicas.
Unidad Didáctica 6: INSTALACIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
Se hace una descripción de los distintos tipos de instalaciones y centrales fotovoltaicas que existen, su conexión al sistema eléctrico y los distintos aspectos técnicos asociados.
La asignatura se impartirá a distancia siguiendo el modelo educativo propio de la UNED. Desde el punto de vista metodológico tiene las siguientes características generales:
- Como se ha indicado es una asignatura "a distancia". De esta forma, además de la bibliografía básica impresa, el estudiante dispondrá del Curso virtual de la asignatura en la plataforma Ágora, donde e incluirá todo tipo de información y documentos (artículos, informes, memorias estadísticas, etc.) necesarios para cursar la asignatura.
- Dado que el trabajo autónomo del estudiante es mayoritario, la carga de trabajo que le supondrá la asignatura dependerá fundamentalmente de sus circunstancias personales y laborales. A través de los foros generales del curso virtual y del contacto personal mediante del correo electrónico, se le guiará y aconsejará sobre el ritmo de trabajo que debe llevar para que el seguimiento de la asignatura sea lo más regular y constante posible.
- Además de esos recursos de comunicación individuales, se fomentará la comunicación a través de los demás recursos educativos técnicos y de comunicación de los que dispone el modelo de la UNED como, por ejemplo, videoconferencias.
- La asignatura tiene un importante carácter teórico debido a los temas que aborda y a los objetivos propuestos. Sin embargo, en su desarrollo se prestará una especial atención a los aspectos prácticos (resolución de problemas y realización de prácticas mediante programas informáticos de simulación) que permitan afianzar esos conocimientos teóricos y ayudar a llevar el seguimiento regular y constante previsto.
Cronológicamente el estudiante debe estudiar y preparar cada tema siguiendo el orden dado a los contenidos, ya que cada uno se apoya en los anteriores.
ONSITE TEST
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| Type of exam |
| Type of exam |
Examen de desarrollo |
| Development questions |
| Development questions |
7 |
| Duration of the exam |
| Duration of the exam |
120 (minutes) |
| Material allowed in the exam |
| Material allowed in the exam |
Calculadora no programable
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| Assessment criteria |
| Assessment criteria |
Prueba Personal Presencial
Como orientación, la Prueba Personal estará estructurada como sigue:
- Una primera parte (40% de la nota del examen) con 5 cuestiones teórico-conceptuales breves. En esta parte hay que obtener una puntuación mínima que se detallará en el examen.
- Una segunda parte (60% de la nota del examen) consistente en la resolución de dos problemas. En cada uno de los problemas de esta parte hay que obtener una puntuación mínima que se detallará en el examen.
- Por último, en cuaquiera de las partes anteriores se podría incluir alguna pregunta relacionada con las prácticas de la asignatura.
La duración de la Prueba Presencial es de dos horas. Se valorará la redacción de las respuestas demostrando que, a parte de saber los contenidos de la asignatura, también se sabe desarrollarlos expresándose correctamente.
Otras actividades evaluables:
Prácticas de la asignatura
Son obligatorias. Consisten en el estudio teorico completo y simulación, mediante el programa Matlab y PSIM (o similares), de diversos problemas como los tratados en los bloques de teoria (incluyendo el recurso eólico/fotovoltaico, la electrónica de potencia y el control). Su realización y superación son imprescindibles para aprobar la asignatura.
Trabajo de investigación
Es obligatorio. Consiste en el estudio y análisis de una instalación eléctrica eólica o fotovoltaica y la normativa asociada (UD3 y UD6).
PEC
Es optativa. Tendrá un planteamiento similar al del examen final y en ella se detallarán, y concretarán, los puntos anteriores.
Nota final de la asignatura
Por tanto, para el cálculo de la nota final se tendrá en cuenta la nota de la prueba personal, la nota de las prácticas, la nota del trabajo de investigación y la PEC. Es necesario aprobar el examen de teoria, las prácticas y el trabajo de investigación por separado para superar la asignatura, y para que se tenga en cuenta la PEC.
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| % Concerning the final grade |
| % Concerning the final grade |
63 |
| Minimum grade (not including continuas assessment) |
| Minimum grade (not including continuas assessment) |
5 |
| Maximum grade (not including continuas assessment) |
| Maximum grade (not including continuas assessment) |
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| Minimum grade (including continuas assessment) |
| Minimum grade (including continuas assessment) |
5 |
| Coments |
| Coments |
La realización de la Práctica de Simulación y del Trabajo de investigación (UD3 y UD6) son obligatorios y es necesario aprobarlos por separado para poder superar la asignatura (nota mínima de 5 en cada una de las partes).
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| CHARACTERISTICS OF THE IN-PERSON TEST AND/OR THE WORK |
CHARACTERISTICS OF THE IN-PERSON TEST AND/OR THE WORK
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| Requires presence |
| Requires presence |
Si |
| Description |
| Description |
La prueba presencial tiene dos convocatorias: una ordinaria en junio y otra extraordinaria en septiembre.
El trabajo de investigación (UD3 y UD6) es obligatorio (no presencial) y se publicará en abril/mayo (se dispondrá, aproximadamente, de mes y medio para su realización).
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| Assessment criteria |
| Assessment criteria |
El examen final tiene un peso del 90 % sobre la nota de teoría.
El trabajo de investigación tiene un peso del 5 % sobre la nota de teoría.
Son obligatorios y es necesario obtener una nota mínima de 5 en cada uno de ellos.
(la PEC es optativa y tiene un peso del 5 % sobre la nota de teoría)
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| Weighting of the in-person test and/or the assignments in the final grade |
| Weighting of the in-person test and/or the assignments in the final grade |
La nota de teoría tiene un peso del 70 % sobre la nota final. |
| Approximate submission date |
| Approximate submission date |
Mediados del mes de junio (trabajo de investigación) |
| Coments |
| Coments |
Las fechas anteriores son orientativas, se dará más información en el curso virtual.
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| CONTINUOUS ASSESSMENT TEST (PEC) |
CONTINUOUS ASSESSMENT TEST (PEC)
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| PEC? |
| PEC? |
Si,PEC no presencial |
| Description |
| Description |
La PEC es voluntaria. El estudiante podra realizar una serie de ejercicios (PEC) que serán propuestos en el curso virtual de la asignatura.
La PEC será una serie de ejercicios y cuestiones, similares a los del examen final ("examen de muestra"). En su resolución el estudiante no debe limitarse a dar la solución numérica de los problemas, debe explicarse el desarrollo seguido, junto con los comentarios y consideraciones que se estimen oportunos (no confundir esto con extenderse innecesariamente, no se pretende que se transcriba el texto de la bibliografía utilizada). Es recomendable realizar la PEC en condiciones similares al examen final.
Es muy importante poner especial atención a la redacción del documento de respuestas, a la corrección ortográfica y gramatical, y a la utilización correcta de los conceptos técnicos y de las unidades y sus símbolos en las soluciones numéricas. El Espacio Europeo de Educación Superior pone especial énfasis en que se debe demostrar, y evaluarse, que además de dominar los contenidos de la asignatura, el alumno es capaz de utilizarlos correctamente expresándose mediante documentos técnicos escritos.
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| Assessment criteria |
| Assessment criteria |
La PEC es voluntaria y su función principal es orientar al estudiante sobre su grado de asimilación de los contenidos de la asigntura de cara al examen final.
La entrega de la PEC es única (convocatoria ordinaria) y la nota se guarda de junio a septiembre del mismo curso, pero no para cursos posteriores.
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| Weighting of the PEC in the final grade |
| Weighting of the PEC in the final grade |
Un 5% de la nota de teoría, siempre y cuando se haya aprobado el examen final. |
| Approximate submission date |
| Approximate submission date |
primera quincena de mayo |
| Coments |
| Coments |
Las fechas anteriores son orientativas, se dará más información en el curso virtual.
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OTHER GRADEABLE ACTIVITIES
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| Are there other evaluable activities? |
| Are there other evaluable activities? |
Si,no presencial |
| Description |
| Description |
PRACTICA DE SIMULACION
Su caracter es obligatorio. Se publicará en el curso virtual (al igual que la PEC y el trabajo deinvestigación) y consistirá en la resolución de casos prácticos mediante un software de simulación tipo Matlab y/o PSIM (se confirmará en el curso virtual).
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| Assessment criteria |
| Assessment criteria |
Se trata de una actividad evaluable y obligatoria con nota mínima de 5.
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| Weighting in the final grade |
| Weighting in the final grade |
Un 30% de la nota final, siempre y cuando se haya aprobado el examen. |
| Approximate submission date |
| Approximate submission date |
se publicará durante la primera quincena de mayo y se dispondrá de mes y medio aproximadamente |
| Coments |
| Coments |
Las fechas anteriores son orientativas, se dará más información en el curso virtual.
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How to obtain the final grade?
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La nota final de la asignatura se obtiene con la siguiente fórmula:
Nota final = 0,70·NT + 0,30·NP
siendo:
- NT la nota de la parte teórica:
NT = 0,9·Nota_examen_(obligatorio) + 0,05.Nota_trabajo_investigación_(obligatorio) + 0,05·Nota_PEC_(opcional)
- NP la nota de la práctica (obligatoria)
Para aplicar la fórmula de cálculo de la nota final es necesario haber obtenido, por separado, una nota mínima de 5 en el examen, en el trabajo de investigación y en la práctica.
Las partes que se aprueben en junio se guardan para septiembre del mismo curso, pero no para cursos posteriores.
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TB1: Pendiente de publicar (dedicado a generación eólica y máquinas eléctricas)
TB2: GENERADORES ELÉCTRICOS I. CONVERTIDORES ELECTRÓNICOS
El TB1 está dedicado al estudio del recurso eólico y el generador eléctrico, estando pendiente de publicación. Se dará más información en el curso virtual al inicio de la asignatura.
El TB2 se centra en las topologías y el control de los convertidores de potencia, así como de la generación fotovoltaica y los sistemas de almacenamiento.
El listado de la bibliografía complementaria recoge una serie de textos clasicos sobre las diferentes materias de la asignatura, pudiéndose consultar también otros libros o información disponible por parte del estudiante.
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¿Hay prácticas en esta asignatura de cualquier tipo (en el Centro Asociado de la Uned, en la Sede Central, Remotas, Online,..)?
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Sí
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CARACTERÍSTICAS GENERALES
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Presencial: No
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Obligatoria: Sí
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Es necesario aprobar el examen para realizarlas: No
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Fechas aproximadas de realización: mayo/junio (ver "Sistema de evaluación").
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Se guarda la nota en cursos posteriores si no se aprueba el examen: No, pero sí de junio a septiembre del mismo curso.
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Cómo se determina la nota de las prácticas: ver "Sistema de evaluación".
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REALIZACIÓN
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Lugar de realización (Centro Asociado/ Sede central/ Remotas/ Online):
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N.º de sesiones: N/A
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Actividades a realizar: Ejerciciós teórico-prácticos y de simulación.
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Curso virtual
La plataforma Ágora de e-Learning de la UNED proporcionará el adecuado interfaz de interacción entre el alumno y sus profesores. Ágora es una plataforma de e-Learning y colaboración que permite impartir y recibir formación, gestionar y compartir documentos, crear y participar en comunidades temáticas, así como realizar proyectos online. Se ofrecerán las herramientas necesarias para que, tanto el equipo docente como los estudiantes, encuentren la manera de compaginar tanto el trabajo individual como el aprendizaje cooperativo.
Videoconferencia
La videoconferencia se contempla como una posibilidad de comunicación bidireccional síncrona con los estudiantes, tal y como se recoge en el modelo metodológico de educación distancia propio de la UNED. La realización de videoconferencias se anunciara a los estudiantes con antelación suficiente en el curso virtual de la asignatura.
Software para prácticas
Para la realización de las prácticas se usará software de simulación tipo Matlab y/o PSIM (o similares).
Horarios de
ELECTRÓNICA DE POTENCIA Y CONTROL DE GENERADORES EÓLICOS Y FOTOVOLTAICOS
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