Master Profissional em Energia Solar Termoeléctrica

Quase com total certeza, poder-se-ia afirmar que a Energia Solar Termoeléctrica (também conhecida como Energia Termosolar ou Energia Solar de Concentração), é até agora a menos conhecida dentre as três formas actuais de aproveitar a energia do Sol. Efectivamente, a energia solar térmica e fotovoltaica têm tido felizmente uma formidable expansão nos últimos anos, e já são parte integrante de nossa vida quotidiana: produção de ACS, apoio a calefacção, climatización de piscinas, geração de electricidade para consumo próprio ou venda à rede... são uma mostra dos benefícios obtidos com estas aplicações. No entanto, existe uma terceira vertente tecnológica, que permite a geração de electricidade em plantas de grande potência, equiparable a centrais de produção de energia convencional, mas com os benefícios medioambientales das energias renováveis .

De forma somera, o princípio de funcionamento da Energia Termosolar baseia-se nos seguintes princípios:

• Captación, concentração e transformação da radiación solar em calor, a média-alta temperatura (desde 400ºC e até 2.000ºC)




• Posterior transferência a um fluído térmico caloportador




• Produção de vapor de água depois de um intercâmbio térmico




• Expansão em turbinas ligadas a alternadores




• E por último, geração de electricidade para inyección à rede de distribuição.

Como o leitor poderá apreciar, esta apasionante tecnologia integra infinidad de linhas de conhecimentos diferentes, com o qual um domínio desta forma de aprovechamiento energético precisa fundamentos adequados de ciências tais como Óptica, Termodinámica, Regulação Automática, Mecânica de Fluídos, Máquinas Eléctricas, Resistência de Materiais, Alta Tensão... Como costumam dizer os experientes, quando falamos de Energia de Concentração, falamos de "alta engenharia".

Por todo isso e sendo conscientes da complejidad que pode implicar o adquirir por separado conhecimentos das antedichas tecnologias, em ACEDIS temos realizado um importante esforço de síntese para confeccionar um curso eminentemente descritivo, rigoroso e ao mesmo tempo accesible para todos, que seja capaz de englobar os fundamentos da Energia Solar Termoeléctrica com uma metodología docente de fácil assimilação.

Desta maneira, orgulhamos-nos de oferecer a nosso alumnado um trabalho praticamente pioneiro em Espanha, com o qual perseguimos facilitar ao máximo o entendimento e difusión desta tecnologia. Por tanto, a modo de resumem, poderíamos afirmar que com este curso não se pretendeu desenvolver um programa de alto nível teórico para pessoas com estudos prévios profundos, senão mais bem dar um curso desde os níveis básicos para ir adquirindo progressivamente sólidos conhecimentos de base que permitam ao futuro profissional do sector:

• Conhecer com rigor os princípios físicos de funcionamento da cada uma das tecnologias vinculadas à Energia Termosolar.




• Dispor de informação de primeira mão sobre as soluções desenvolvidas até a data, estudando projectos emblemáticos reais, bem como das futuras linhas de investigação e desenvolvimento nas quais se está a trabalhar.




• Aceder à legislação de aplicação para este tipo de instalações de grande potência, prever sua possível evolução futura e analisar seu estudo e execução desde a perspectiva da prevenção de riscos trabalhistas.




• Assimilar as inequívocas vantagens económicas e medioambientales desta fonte renovável de energia.




• Adquirir um conhecimento suficientemente conciso sobre os balanços energéticos que se aplicam para calcular, desenhar e simular plantas de energia termosolar.




• Dispor de recursos informáticos adicionais que permitam facilitar os cálculos necessários para o dimensionamiento de plantas termosolares.




• Aprender os critérios e métodos que se aplicam para a instalação e manutenção deste tipo de plantas energéticas.




• Capacitar ao aluno, de maneira completa e rigorosa, para confeccionar um projecto de engenharia sobre energia termosolar, abarcando todas e a cada uma de suas fases.

Desde o ponto de vista profissional, o futuro que se lhe augura à Energia Solar Termoeléctrica é inmejorable: não em vão, existem em nosso país várias dezenas de centrais de potência desta índole que estão já construídas, em fase de construção ou projectadas para os próximos anos.

Adicionalmente, as vantagens retributivas à electricidade gerada por energias renováveis, a favorável legislação tanto espanhola como européia ao desenvolvimento das novas fontes de energia, a imperiosa necessidade de reduzir a dependência económica de países produtores de petróleo, bem como a terrível contaminação gerada pelo uso indiscriminado de combustíveis, não fazem senão confirmar o acerto que supõe se formar em fontes de energia respetuosas com o médio ambiente.

Ter uns sólidos e específicos conhecimentos sobre a Energia Solar Termoeléctrica pode ser um factor finque para uma futura incorporação trabalhista a este novo nicho de emprego.

MATERIAL DE ESTUDO

O Temario está estructurado em Módulos e estes a sua vez em Unidades Didácticas, e o aluno disporá dele em todo momento em três formatos:

Curso dirigido a Engenheiros Técnicos e Superiores; a titulados de F.P. de ramos técnicas como Electricidade, Electrónica ou Automatización; comandos intermedios e gerentes de empresas vinculadas ao sector da energia; e de forma genérica, a todo aquele que deseje se introduzir profissionalmente no sector da Energia Solar Termoeléctrica.

MÓDULO I: FUNDAMENTOS DA ENERGIA SOLAR TERMOELÉCTRICA

Unidade 01.- Introdução.

1.1 Problemática ambiental e papel das energias renováveis
1.2 Tipos de aprovechamiento da energia solar
1.3 História e situação actual da energia solar em Espanha
1.4 Energética e geometría solar
1.5 Radiación directa e difusa: aparelhos de medida
1.6 O cinto solar

Unidade 02.- Sistemas termosolares de concentração:

2.1 Fundamento termodinámico da energia solar termoeléctrica
2.2 Ciclos termodinámicos aplicados a energia solar termoeléctrica
2.3 Plantas de energia termoeléctrica convencional
2.4 Tecnologias termosolares: baixa, média e alta temperatura
2.5 Factor de concentração da radiación solar
2.6 Cónicas e cuádricas notáveis: propriedades geométricas
2.7 Concentradores cilindro-parabólicos, lentes lineales de 2.8 Fresnel, captadores de disco e de torre central
2.9 Chimeneas solares

Unidade 03.- Helióstatos: sistema de seguimiento:

3.1 Orientação e inclinação dos captadores termoeléctricos
3.2 Fundamentos do seguimiento solar
3.3 Seguimiento em colectores cilindro-parabólicos
3.4 Seguimiento em discos parabólicos e em centrais de torre

Unidade 04.- Fluído caloportador de trabalho:

4.1 Características térmicas do fluído caloportador
4.2 Fluídos utilizados na actualidade

Unidade 05.- Almacenamiento e hibridación de potência

5.1 Características e vantagens do almacenamiento térmico
5.2 Tipologías de almacenamiento térmico
5.3 Hibridación de instalações termosolares com outras tecnologias

Unidade 06.- Conversão de potência eléctrica e sistemas auxiliares

6.1 Conduções, isolamentos e grupos de impulsión
6.2 Compresores, soplantes e turbinas
6.3 Valvulería industrial
6.4 Intercambiadores de calor
6.5 Conversão eléctrica: gerador
6.6 Regulação, controle e monitorización de sistemas termosolares

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

7.1 Distribuição de custos actuais e perspectivas de crescimento
7.2 Comparação de tecnologias
7.3 Posicionamiento no mercado eléctrico espanhol

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

8.1 Optimização de tecnologias e minoración de custos
8.2 Geração directa de vapor
8.3 Melhora dos algoritmos de controle: lógica difusa
8.4 Análise exergético
8.5 Aplicações adicionais: produção de hidrógeno

ANEXO Normativa e legislação de aplicação

- Regime de produção especial: RD 661/2007
- Plano de Energias Renováveis: PER 2005-2010

MÓDULO II: CÁLCULO, DESENHO E SIMULACIÓN DE INSTALAÇÕES DE ENERGIA TERMOSOLAR

Unidade 01.- Critérios básicos de desenho de plantas termosolares

1.1 Introdução
1.2 Tamanho de unidades funcionales e localização seleccionada
1.3 Desenho conceptual: sistemas e elementos
1.4 Comparativa energia solar termoeléctrica vs fotovoltaica
1.5 Realidade industrial e oportunidade histórica para Espanha

Unidade 02.- Projectos emblemáticos em energia 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 Superfície 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 Equações de balanço: particularización para processos estacionarios
3.8 Expressões adicionais para o estudo do ciclo de Rankine
3.9 Ciclo Stirling de simples e duplo efeito
3.10 Ciclo Brayton
3.11 Rendimento e perdas

Unidade 04.- Análise fluídico de plantas termosolares

4.1 Fluxo laminar e turbulento em condutos circulares: ddiagrama de Moody
4.2 Fluxo laminar em condutos não circulares
4.3 Fluxo em secções não circulares: perdas de ónus em singularidades
4.4 Bombas centrífugas: triángulos de velocidades, alturas e par motor
4.5 Equação geral das bombas centrífugas e curva característica
4.6 Variação das curvas características: superfície característica e colina de rendimentos
4.7 Ponto de funcionamento de uma bomba e zonas de instabilidade
4.8 Potências e rendimentos das bombas centrífugas
4.9 Cavitación e alturas relevantes de bombas centrífugas
4.10 Acoplamento em série e paralelo de bombas centrífugas

Unidade 05.- Estudo de sistemas eléctricos

5.1 Dados de partida e condições de desenho gerais
5.2 Sistema de geração eléctrica, centro de força e de controle
5.3 Motores
5.4 Serviços essenciais
5.5 Cabos, canalizaciones e posta a terra
5.6 Alumbrado, tomadas de corrente e protecções eléctricas
5.7 Motores de seguidores solares

Unidade 06.- Cálculo mecânico

6.1 Materiais de construção: hormigones, morteiros e aços
6.2 Tipos de solicitaciones
6.3 Cálculo de esforços e deformaciones estruturais
6.4 Cimentación dos tanques de almacenamiento
6.5 Cimentación dos intercambiadores de calor

Unidade 07.- Partes constitutivas do projecto de engenharia

7.1 Necessidade e importância do projecto: cálculo e desenho prévio
7.2 Definição
7.3 Anteprojecto
7.4 Memória descritiva, cálculos justificativos, planejamento temporário do projecto e estudo de impacto ambiental
7.5 Planos de engenharia básica e de detalhe
7.6 Pliego de condições
7.7 Orçamento
7.8 Estudo de viabilidad económico-financeira

Unidade 08.- Estudo de segurança e saúde

8.1 Introdução
8.2 Objectivos e alcance do estudo
8.3 Dados gerais de prevenção
8.4 Dados da obra
8.5 Normas de segurança durante a realização de trabalhos
8.6 Análise e avaliação de riscos

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

9.1 Introdução
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: MONTAGEM, POSTA EM MARCHA E MANUTENÇÃO DE INSTALAÇÕES TERMOSOLARES

Unidade 01.- Tarefas prévias à instalação

1.1 A execução de obra
1.2 Envolvimentos legais da assinatura de projectos e direcções facultativas de obra
1.3 Materiais, ferramentas e equipas necessárias
1.4 Prolegómenos: comprobaciones e permissões prévias
1.5 Abastecimento de componentes para a instalação

Unidade 02.- Tarefas de montagem de equipas

2.1 Preparação do terreno
2.2 Cimentaciones e hormigonados
2.3 Montagem de estruturas metálicas
2.4 Instalação de sistemas de reflexão e captación
2.5 Acessos, viales e fechamentos
2.6 Rede de drenajes e canalizaciones
2.7 Limpas para instalado
2.8 Montagem do resto de sistemas e provas hidráulicas

Unidade 03.- Manutenção de instalações termosolares

3.1 Proposta geral
3.2 Operação e manutenção de plantas termosolares: tipos e custos
3.3 Subcontratación de tarefas de operação e manutenção: vantagens e inconvenientes
3.4 Dispositivos avançados de inspecção: termografía infrarroja e deflectometría óptica
3.5 Limpeza de espelhos: importância finque da tarefa
3.6 Degradación do fluído térmico: técnica de limpeza tipo "flushing"
3.7 Controle químico de centrais termosolares
3.8 Outras incidencias adicionais em plantas termosolares