Master Profesional en Enerxía Solar Termoeléctrica

Case con total certeza, poderíase afirmar que a Enerxía Solar Termoeléctrica (tamén coñecida como Enerxía Termosolar ou Enerxía Solar de Concentración), é ata agora a menos coñecida de entre as tres formas actuais de aproveitar a enerxía do Sol. En efecto, a enerxía solar térmica e fotovoltaica han ter afortunadamente unha formidable expansión nos últimos anos, e xa son parte integrante da nosa vida cotiá: produción de ACS, apoio a calefacción, climatización de piscinas, xeración de electricidade para consumo propio ou venda á rede... son unha mostra dos beneficios obtidos con estas aplicacións. Con todo, existe unha terceira vertente tecnolóxica, que permite a xeración de electricidade en plantas de gran potencia, equiparable a centrais de produción de enerxía convencional, pero cos beneficios medioambientales das enerxías renovables .

De forma somera, o principio de funcionamento da Enerxía Termosolar baséase nos seguintes principios:

• Captación, concentración e transformación da radiación solar en calor, a media-alta temperatura (desde 400ºC e ata 2.000ºC)




• Posterior transferencia a un fluído térmico caloportador




• Produción de vapor de auga tras un intercambio térmico




• Expansión en turbinas conectadas a alternadores




• E para rematar, xeración de electricidade para inyección á rede de distribución.

Como o lector poderá apreciar, esta apaixonante tecnoloxía integra infinidade de liñas de coñecementos distintas, co cal un dominio desta forma de aprovechamiento energético precisa fundamentos adecuados de ciencias tales como Óptica, Termodinámica, Regulación Automática, Mecánica de Fluídos, Máquinas Eléctricas, Resistencia de Materiais, Alta Tensión... Como adoitan dicir os expertos, cando falamos de Enerxía de Concentración, falamos de "alta ingeniería".

Por todo iso e sendo conscientes da complejidad que pode implicar o adquirir por separado coñecementos das antedichas tecnoloxías, en ACEDIS realizamos un importante esforzo de síntese para confeccionar un curso eminentemente descriptivo, rigoroso e ao mesmo tempo accesible para todos, que sexa capaz de englobar os fundamentos da Enerxía Solar Termoeléctrica cunha metodoloxía docente de fácil asimilación.

Deste xeito, nos enorgullecemos de ofrecer ao noso alumnado un traballo prácticamente pionero en España, co cal perseguimos facilitar ao máximo a comprensión e difusión desta tecnoloxía. Xa que logo, a modo de resumo, poderiamos afirmar que con este curso non se pretendeu desenvolver un programa de alto nivel teórico para persoas con estudos previos profundos, senón máis ben impartir un curso desde os niveis básicos para ir adquirindo progresivamente sólidos coñecementos de base que permitan ao futuro profesional do sector:

• Coñecer con rigor os principios físicos de funcionamento de cada unha das tecnoloxías vinculadas á Enerxía Termosolar.




• Dispoñer de información de primeira man sobre as solucións desenvolvidas ata a data, estudando proxectos emblemáticos reais, así como das futuras liñas de investigación e desenvolvemento nas cales estase traballando.




• Acceder á lexislación de aplicación para este tipo de instalacións de gran potencia, prever a súa posible evolución futura e analizar o seu estudo e ejecución desde a perspectiva da prevención de riscos laborais.




• Asimilar as inequívocas vantaxes económicas e medioambientales desta fonte renovable de enerxía.




• Adquirir un coñecemento suficientemente conciso sobre os balances energéticos que se aplican para calcular, deseñar e simular plantas de enerxía termosolar.




• Dispoñer de recursos informáticos adicionais que permitan facilitar os cálculos necesarios para o dimensionamiento de plantas termosolares.




• Aprender os criterios e métodos que se aplican para a instalación e mantemento deste tipo de plantas energéticas.




• Capacitar ao alumno, de xeito completo e rigorosa, para confeccionar un proxecto de ingeniería sobre enerxía termosolar, abarcando todas e cada unha das súas fases.

Desde o punto de vista profesional, o futuro que se lle augura á Enerxía Solar Termoeléctrica é inmejorable: non en balde, existen no noso país varias decenas de centrais de potencia desta índole que están xa construídas, en fase de construción ou proxectadas para os próximos anos.

Adicionalmente, as vantaxes retributivas á electricidade xerada por enerxías renovables, a favorable lexislación tanto española como europea ao desenvolvemento das novas fontes de enerxía, a imperiosa necesidade de reducir a dependencia económica de países productores de petróleo, así como a terrible contaminación xerada polo uso indiscriminado de combustibles, non fan senón confirmar o acerto que supón formarse en fontes de enerxía respetuosas co medio ambiente.

Ter uns sólidos e específicos coñecementos sobre a Enerxía Solar Termoeléctrica pode ser un factor crave para unha futura incorporación laboral a este novo nicho de emprego.

MATERIAL DE ESTUDO

O Temario está estructurado en Módulos e estes á súa vez en Unidades Didácticas, e o alumno dispoñerá del en todo momento en tres formatos:

Curso dirixido a Enxeñeiros Técnicos e Superiores; a titulados de F.P. de ramas técnicas como Electricidade, Electrónica ou Automatización; mandos intermedios e gerentes de empresas vinculadas ao sector da enerxía; e de forma genérica, a todo aquel que desexe introducirse profesionalmente no sector da Enerxía Solar Termoeléctrica.

MÓDULO I: FUNDAMENTOS DA ENERXÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA

Unidade 01.- Introdución.

1.1 Problemática ambiental e papel das enerxías renovables
1.2 Tipos de aprovechamiento da enerxía solar
1.3 Historia e situación actual da enerxía solar en España
1.4 Energética e geometría solar
1.5 Radiación directa e difusa: aparellos de medida
1.6 O cinto solar

Unidade 02.- Sistemas termosolares de concentración:

2.1 Fundamento termodinámico da enerxía solar termoeléctrica
2.2 Ciclos termodinámicos aplicados a enerxía solar termoeléctrica
2.3 Plantas de enerxía termoeléctrica convencional
2.4 Tecnoloxías termosolares: baixa, media e alta temperatura
2.5 Factor de concentración da radiación solar
2.6 Cónicas e cuádricas notables: propiedades geométricas
2.7 Concentradores cilindro-parabólicos, lentes lineales de 2.8 Fresnel, captadores de disco e de torre central
2.9 Chemineas solares

Unidade 03.- Helióstatos: sistema de seguimiento:

3.1 Orientación e inclinación dos captadores termoeléctricos
3.2 Fundamentos do seguimiento solar
3.3 Seguimiento en colectores cilindro-parabólicos
3.4 Seguimiento en discos parabólicos e en centrais de torre

Unidade 04.- Fluído caloportador de traballo:

4.1 Características térmicas do fluído caloportador
4.2 Fluídos utilizados na actualidade

Unidade 05.- Almacenamiento e hibridación de potencia

5.1 Características e vantaxes do almacenamiento térmico
5.2 Tipologías de almacenamiento térmico
5.3 Hibridación de instalacións termosolares con outras tecnoloxías

Unidade 06.- Conversión de potencia eléctrica e sistemas auxiliares

6.1 Conducións, illamentos e grupos de impulsión
6.2 Compresores, soplantes e turbinas
6.3 Valvulería industrial
6.4 Intercambiadores de calor
6.5 Conversión eléctrica: xerador
6.6 Regulación, control e monitorización de sistemas termosolares

Unidade 07.- Aspectos económico-financeiros da solar termoeléctrica:

7.1 Distribución de custos actuais e perspectivas de crecemento
7.2 Comparación de tecnoloxías
7.3 Posicionamiento no mercado eléctrico español

Unidade 08.- Futuras liñas de I+D solar termoeléctrica

8.1 Optimización de tecnoloxías e minoración de custos
8.2 Xeración directa de vapor
8.3 Mellora dos algoritmos de control: lóxica difusa
8.4 Análise exergético
8.5 Aplicacións adicionais: produción de hidrógeno

ANEXO Normativa e lexislación de aplicación

- Réxime de produción especial: RD 661/2007
- Plan de Enerxías Renovables: PER 2005-2010

MÓDULO II: CÁLCULO, DESEÑO E SIMULACIÓN DE INSTALACIÓNS DE ENERXÍA TERMOSOLAR

Unidade 01.- Criterios básicos de deseño de plantas termosolares

1.1 Introdución
1.2 Tamaño de unidades funcionales e ubicación seleccionada
1.3 Deseño conceptual: sistemas e elementos
1.4 Comparativa enerxía solar termoeléctrica vs fotovoltaica
1.5 Realidade industrial e oportunidade histórica para España

Unidade 02.- Proxectos emblemáticos en enerxía termosolar

2.1 Plantas SEGS
2.2 Plataforma Solar de Almería
2.3 Nevada Solar One
2.4 Andasol-1
2.5 Alvarado-1
2.6 Ibersol Puertollano
2.7 Gemasolar
2.8 Porto Errado-2
2.9 Desertec

Unidade 03.- Análise termodinámico de plantas termosolares

3.1 Máquinas térmicas
3.2 Superficie de estado e diagramas termodinámicos
3.3 Fluídos condensables e diagramas de Izart e Mollier
3.4 Ciclo de Carnot
3.5 Ciclo de Rankine
3.6 Ciclos regenerativos
3.7 Ecuaciones de balance: particularización para procesos estacionarios
3.8 Expresións adicionais para o estudo do ciclo de Rankine
3.9 Ciclo Stirling de simple e dobre efecto
3.10 Ciclo Brayton
3.11 Rendemento e perdas

Unidade 04.- Análise fluídico de plantas termosolares

4.1 Fluxo laminar e turbulento en conductos circulares: ddiagrama de Moody
4.2 Fluxo laminar en conductos non circulares
4.3 Fluxo en seccións non circulares: perdas de carga en singularidades
4.4 Bombas centrífugas: triángulos de velocidades, alturas e par motor
4.5 Ecuación xeral das bombas centrífugas e curva característica
4.6 Variación das curvas características: superficie característica e outeiro de rendementos
4.7 Punto de funcionamento dunha bomba e zonas de inestabilidade
4.8 Potencias e rendementos das bombas centrífugas
4.9 Cavitación e alturas relevantes de bombas centrífugas
4.10 Acoplamiento en serie e paralelo de bombas centrífugas

Unidade 05.- Estudo de sistemas eléctricos

5.1 Datos de partida e condicións de deseño xerais
5.2 Sistema de xeración eléctrica, centro de forza e de control
5.3 Motores
5.4 Servizos esenciais
5.5 Cables, canalizaciones e posta a terra
5.6 Alumado, tomas de corrente e proteccións eléctricas
5.7 Motores de seguidores solares

Unidade 06.- Cálculo mecánico

6.1 Materiais de construción: hormigones, morteros e aceiros
6.2 Tipos de solicitaciones
6.3 Cálculo de esforzos e deformacións estructurales
6.4 Cimentación dos tanques de almacenamiento
6.5 Cimentación dos intercambiadores de calor

Unidade 07.- Partes constitutivas do proxecto de ingeniería

7.1 Necesidade e importancia do proxecto: cálculo e deseño previo
7.2 Definición
7.3 Anteproyecto
7.4 Memoria descriptiva, cálculos justificativos, planificación temporal do proxecto e estudo de impacto ambiental
7.5 Planos de ingeniería básica e de detalle
7.6 Pliego de condicións
7.7 Orzamento
7.8 Estudo de viabilidad económico-financeira

Unidade 08.- Estudo de seguridade e saúde

8.1 Introdución
8.2 Obxectivos e alcance do estudo
8.3 Datos xerais de prevención
8.4 Datos da obra
8.5 Normas de seguridade durante a realización de traballos
8.6 Análises e avaliación de riscos

Unidade 09.- Ferramentas informáticas de cálculo, deseño e simulación

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

MÓDULO III: MONTAXE, POSTA EN MARCHA E MANTEMENTO DE INSTALACIÓNS TERMOSOLARES

Unidade 01.- Tarefas previas á instalación

1.1 A ejecución de obra
1.2 Implicaciones legais da firma de proxectos e direccións facultativas de obra
1.3 Materiais, ferramentas e equipos necesarios
1.4 Prolegómenos: comprobaciones e permisos previos
1.5 Aprovisionamiento de compoñentes para a instalación

Unidade 02.- Tarefas de montaxe de equipos

2.1 Preparación do terreo
2.2 Cimentaciones e hormigonados
2.3 Montaxe de estruturas metálicas
2.4 Instalación de sistemas de reflexión e captación
2.5 Accesos, viales e cerramientos
2.6 Rede de drenajes e canalizaciones
2.7 Gabias para cableado
2.8 Montaxe do resto de sistemas e probas hidráulicas

Unidade 03.- Mantemento de instalacións termosolares

3.1 Formulación xeral
3.2 Operación e mantemento de plantas termosolares: tipos e custos
3.3 Subcontratación de tarefas de operación e mantemento: vantaxes e inconvenientes
3.4 Dispositivos avanzados de inspección: termografía infrarroja e deflectometría óptica
3.5 Limpeza de espellos: importancia crave da tarefa
3.6 Degradación do fluído térmico: técnica de limpeza tipo "flushing"
3.7 Control químico de centrais termosolares
3.8 Outras incidencias adicionais en plantas termosolares