Master Professional en Energia Solar Termoelèctrica

Gairebé amb total certesa, es podria afirmar que l"Energia Solar Termoelèctrica (també coneguda com Energia Termosolar o Energia Solar de Concentració), és fins ara la menys coneguda d"entre les tres formes actuals d"aprofitar l"energia del Sol. En efecte, l"energia solar tèrmica i fotovoltaica han tingut afortunadament una formidable expansió en els últims anys, i ja són parteix integrant de la nostra vida quotidiana: producció d"ACS, suport a calefacció, climatització de piscines, generació d"electricitat per a consum propi o venda a la xarxa... són una mostra dels beneficis obtinguts amb aquestes aplicacions. No obstant això, existeix un tercer vessant tecnològic, que permet la generació d"electricitat en plantes de gran potència, equiparable a centrals de producció d"energia convencional, però amb els beneficis mediambientals de les energies renovables .

De forma succinta, el principi de funcionament de l"Energia Termosolar es basa en els següents principis:

• Captació, concentració i transformació de la radiació solar en calor, a mitjana-alta temperatura (des de 400ºC i fins a 2.000ºC)




• Posterior transferència a un fluid tèrmic caloportador




• Producció de vapor d"aigua després d"un intercanvi tèrmic




• Expansió en turbines connectades a alternadors




• I finalment, generació d"electricitat per a injecció a la xarxa de distribució.

Com el lector podrà apreciar, aquesta apassionant tecnologia integra infinitat de línies de coneixements diferents, amb la qual cosa un domini d"aquesta forma d"aprofitament energètic precisa fonaments adequats de ciències tals com a Òptica, Termodinàmica, Regulació Automàtica, Mecànica de Fluids, Màquines Elèctriques, Resistència de Materials, Alta Tensió... Com solen dir els experts, quan parlem d"Energia de Concentració, parlem de "alta enginyeria".

Per tot això i sent conscients de la complexitat que pot implicar l"adquirir per separat coneixements de les antedichas tecnologies, en ACEDIS hem realitzat un important esforç de síntesi per confeccionar un curs eminentment descriptiu, rigorós i al mateix temps accessible per a tots, que sigui capaç d"englobar els fonaments de la Energia Solar Termoelèctrica amb una metodologia docent de fàcil assimilació.

D"aquesta manera, ens enorgullim d"oferir al nostre alumnat un treball pràcticament pioner a Espanya, amb el qual perseguim facilitar al màxim la comprensió i difusió d"aquesta tecnologia. Per tant, a manera de resum, podríem afirmar que amb aquest curs no s"ha pretès desenvolupar un programa d"alt nivell teòric per a persones amb estudis previs profunds, sinó més aviat impartir un curs des dels nivells bàsics per anar adquirint progressivament sòlids coneixements de base que permetin al futur professional del sector:

• Conèixer amb rigor els principis físics de funcionament de cadascuna de les tecnologies vinculades a la Energia Termosolar.




• Disposar d"informació de primera mà sobre les solucions desenvolupades fins avui, estudiant projectes emblemàtics reals, així com de les futures línies d"investigació i desenvolupament en les quals s"està treballant.




• Accedir a la legislació d"aplicació per a aquest tipus d"instal·lacions de gran potència, preveure la seva possible evolució futura i analitzar el seu estudi i execució des de la perspectiva de la prevenció de riscos laborals.




• Assimilar els inequívocs avantatges econòmics i mediambientals d"aquesta font renovable d"energia.




• Adquirir un coneixement suficientment concís sobre els balanços energètics que s"apliquen per calcular, dissenyar i simular plantes d"energia termosolar.




• Disposar de recursos informàtics addicionals que permetin facilitar els càlculs necessaris per al dimensionament de plantes termosolares.




• Aprendre els criteris i mètodes que s"apliquen per a la instal·lació i manteniment d"aquest tipus de plantes energètiques.




• Capacitar a l"alumne, de manera completa i rigorosa, per confeccionar un projecte d"enginyeria sobre energia termosolar, abastant totes i cadascuna de les seves fases.

Des del punt de vista professional, el futur que se li augura a la Energia Solar Termoelèctrica és immillorable: no en va, existeixen al nostre país diverses desenes de centrals de potència d"aquesta índole que estan ja construïdes, en fase de construcció o projectades per als propers anys.

Addicionalment, els avantatges retributius a l"electricitat generada per energies renovables, la favorable legislació tant espanyola com a europea al desenvolupament de les noves fonts d"energia, la imperiosa necessitat de reduir la dependència econòmica de països productors de petroli, així com la terrible contaminació generada per l"ús indiscriminat de combustibles, no fan sinó confirmar l"encert que suposa formar-se en fonts d"energia respectuoses amb el medi ambient.

Tenir uns sòlids i específics coneixements sobre la Energia Solar Termoelèctrica pot ser un factor clau per a una futura incorporació laboral a aquest nou nínxol d"ocupació.

MATERIAL D"ESTUDI

El Temari està estructurat en Mòduls i aquests al seu torn en Unitats Didàctiques, i l"alumne disposarà d"ell en tot moment en tres formats:

Curs dirigit a Enginyers Tècnics i Superiors; a titulats de F.P. de branques tècniques com a Electricitat, Electrònica o Automatització; comandaments intermedis i gerents d"empreses vinculades al sector de l"energia; i de forma genèrica, a tot aquell que desitgi introduir-se professionalment en el sector de l"Energia Solar Termoelèctrica.

MÒDUL I: FONAMENTS DE L"ENERGIA SOLAR TERMOELÈCTRICA

Unitat 01.- Introducció.

1.1 Problemàtica ambiental i paper de les energies renovables
1.2 Tipus d"aprofitament de l"energia solar
1.3 Història i situació actual de l"energia solar a Espanya
1.4 Energètica i geometria solar
1.5 Radiació directa i difusa: aparells de mesura
1.6 El cinturó solar

Unitat 02.- Sistemes termosolares de concentració:

2.1 Fonament termodinàmic de l"energia solar termoelèctrica
2.2 Cicles termodinàmics aplicats a energia solar termoelèctrica
2.3 Plantes d"energia termoelèctrica convencional
2.4 Tecnologies termosolares: baixa, mitjana i alta temperatura
2.5 Factor de concentració de la radiació solar
2.6 Còniques i cuádricas notables: propietats geomètriques
2.7 Concentradors cilindre-parabòlics, lents lineals de 2.8 Fresnel, captadors de disc i de torre central
2.9 Xemeneies solars

Unitat 03.- Helióstatos: sistema de seguiment:

3.1 Orientació i inclinació dels captadors termoelèctrics
3.2 Fonaments del seguiment solar
3.3 Seguiment en col·lectors cilindre-parabòlics
3.4 Seguiment en discos parabòlics i en centrals de torre

Unitat 04.- Fluid caloportador de treball:

4.1 Característiques tèrmiques del fluid caloportador
4.2 Fluids utilitzats en l"actualitat

Unitat 05.- Emmagatzematge i hibridació de potència

5.1 Característiques i avantatges de l"emmagatzematge tèrmic
5.2 Tipologies d"emmagatzematge tèrmic
5.3 Hibridació d"instal·lacions termosolares amb altres tecnologies

Unitat 06.- Conversió de potència elèctrica i sistemes auxiliars

6.1 Conduccions, aïllaments i grups d"impulsió
6.2 Compressors, bufadors i turbines
6.3 Valvulería industrial
6.4 Bescanviadors de calor
6.5 Conversió elèctrica: generador
6.6 Regulació, control i monitoratge de sistemes termosolares

Unitat 07.- Aspectes economicofinancers de la solar termoelèctrica:

7.1 Distribució de costos actuals i perspectives de creixement
7.2 Comparació de tecnologies
7.3 Posicionament al mercat elèctric espanyol

Unitat 08.- Futures línies de R+D solar termoelèctrica

8.1 Optimització de tecnologies i minoració de costos
8.2 Generació directa de vapor
8.3 Millora dels algorismes de control: lògica difusa
8.4 Anàlisi exergético
8.5 Aplicacions addicionals: producció d"hidrogen

ANNEXO Normativa i legislació d"aplicació

- Règim de producció especial: RD 661/2007
- Pla d"Energies Renovables: PER 2005-2010

MÒDUL II: CÀLCUL, DISSENY I SIMULACIÓ D"INSTAL·LACIONS D"ENERGIA TERMOSOLAR

Unitat 01.- Criteris bàsics de disseny de plantes termosolares

1.1 Introducció
1.2 Grandària d"unitats funcionals i ubicació seleccionada
1.3 Disseny conceptual: sistemes i elements
1.4 Comparativa energia solar termoelèctrica vs fotovoltaica
1.5 Realitat industrial i oportunitat històrica per a Espanya

Unitat 02.- Projectes emblemàtics en energia termosolar

2.1 Plantes SEGS
2.2 Plataforma Solar d"Almeria
2.3 Nevada Solar One
2.4 Andasol-1
2.5 Alvarado-1
2.6 Ibersol Puertollano
2.7 Gemasolar
2.8 Port Errat-2
2.9 Desertec

Unitat 03.- Anàlisi termodinàmica de plantes termosolares

3.1 Màquines tèrmiques
3.2 Superfície d"estat i diagrames termodinàmics
3.3 Fluids condensables i diagrames d"Izart i Mollier
3.4 Cicle de Carnot
3.5 Cicle de Rankine
3.6 Cicles regeneratius
3.7 Equacions de balanç: particularización per a processos estacionaris
3.8 Expressions addicionals per a l"estudi del cicle de Rankine
3.9 Cicle Stirling de simple i doble efecte
3.10 Cicle Brayton
3.11 Rendiment i pèrdues

Unitat 04.- Anàlisi fluídico de plantes termosolares

4.1 Flux laminar i turbulento en conductes circulars: ddiagrama de Moody
4.2 Flux laminar en conductes no circulars
4.3 Flux en seccions no circulars: pèrdues de càrrega en singularitats
4.4 Bombes centrífugues: triangles de velocitats, altures i parell motor
4.5 Equació general de les bombes centrífugues i corba característica
4.6 Variació de les corbes característiques: superfície característica i pujol de rendiments
4.7 Punt de funcionament d"una bomba i zones d"inestabilitat
4.8 Potències i rendiments de les bombes centrífugues
4.9 Cavitació i altures rellevants de bombes centrífugues
4.10 Acoblament en sèrie i paral·lel de bombes centrífugues

Unitat 05.- Estudi de sistemes elèctrics

5.1 Dades de partida i condicions de disseny generals
5.2 Sistema de generació elèctrica, centre de força i de control
5.3 Motors
5.4 Serveis essencials
5.5 Cables, canalitzacions i posada a terra
5.6 Enllumenat, preses de corrent i proteccions elèctriques
5.7 Motors de seguidors solars

Unitat 06.- Càlcul mecànic

6.1 Materials de construcció: formigons, morters i acers
6.2 Tipus de solicitacions
6.3 Càlcul d"esforços i deformacions estructurals
6.4 Fonamentació dels tancs d"emmagatzematge
6.5 Fonamentació dels bescanviadors de calor

Unitat 07.- Parts constitutives del projecte d"enginyeria

7.1 Necessitat i importància del projecte: càlcul i disseny previ
7.2 Definició
7.3 Avantprojecte
7.4 Memòria descriptiva, càlculs justificatius, planificació temporal del projecte i estudi d"impacte ambiental
7.5 Plànols d"enginyeria bàsica i de detall
7.6 Plec de condicions
7.7 Pressupost
7.8 Estudi de viabilitat economicofinancera

Unitat 08.- Estudi de seguretat i salut

8.1 Introducció
8.2 Objectius i abast de l"estudi
8.3 Dades generals de prevenció
8.4 Dades de l"obra
8.5 Normes de seguretat durant la realització de treballs
8.6 Anàlisis i avaluació de riscos

Unitat 09.- Eines informàtiques de càlcul, disseny i simulació

9.1 Introducció
9.2 SENSOL
9.3 SOLTRACE
9.4 THERMOFLOW
9.5 TRNSYS I STEC
9.6 IPSEPRO
9.7 SOLARIS
9.8 GREENIUS FREE I THROUGH VIEW

MÒDUL III: MUNTATGE, ENGEGADA I MANTENIMENT D"INSTAL·LACIONS TERMOSOLARES

Unitat 01.- Tasques prèvies a la instal·lació

1.1 L"execució d"obra
1.2 Implicacions legals de la signatura de projectes i direccions facultatives d"obra
1.3 Materials, eines i equips necessaris
1.4 Prolegómenos: comprovacions i permisos previs
1.5 Aprovisionament de components per a la instal·lació

Unitat 02.- Tasques de muntatge d"equips

2.1 Preparació del terreny
2.2 Fonamentacions i hormigonados
2.3 Muntatge d"estructures metàl·liques
2.4 Instal·lació de sistemes de reflexió i captació
2.5 Accessos, vials i tancaments
2.6 Xarxa de drenatges i canalitzacions
2.7 Rases per a cablejat
2.8 Muntatge de la resta de sistemes i proves hidràuliques

Unitat 03.- Manteniment d"instal·lacions termosolares

3.1 Plantejament general
3.2 Operació i manteniment de plantes termosolares: tipus i costos
3.3 Subcontractació de tasques d"operació i manteniment: avantatges i inconvenients
3.4 Dispositius avançats d"inspecció: termografia infraroja i deflectometría òptica
3.5 Neteja de miralls: importància clau de la tasca
3.6 Degradació del fluid tèrmic: tècnica de neteja tipus "flushing"
3.7 Control químic de centrals termosolares
3.8 Altres incidències addicionals en plantes termosolares