Master en Energía Solar Termoeléctrica

Casi con total certeza, se podría afirmar que la Energía Solar Termoeléctrica (también conocida como Energía Termosolar o Energía Solar de Concentración), es hasta ahora la menos conocida de entre las tres formas actuales de aprovechar la energía del Sol. En efecto, la energía solar térmica y fotovoltaica han tenido afortunadamente una formidable expansión en los últimos años, y ya son parte integrante de nuestra vida cotidiana: producción de ACS, apoyo a calefacción, climatización de piscinas, generación de electricidad para consumo propio o venta a la red... son una muestra de los beneficios obtenidos con estas aplicaciones. Sin embargo, existe una tercera vertiente tecnológica, que permite la generación de electricidad en plantas de gran potencia, equiparable a centrales de producción de energía convencional, pero con los beneficios medioambientales de las energías renovables.

De forma somera, el principio de funcionamiento de la Energía Termosolar se basa en los siguientes principios:

• Captación, concentración y transformación de la radiación solar en calor, a media-alta temperatura (desde 400ºC y hasta 2.000ºC)
• Posterior transferencia a un fluido térmico caloportador
• Producción de vapor de agua tras un intercambio térmico
• Expansión en turbinas conectadas a alternadores
• Y por último, generación de electricidad para inyección a la red de distribución.

Como el lector podrá apreciar, esta apasionante tecnología integra infinidad de líneas de conocimientos distintas, con lo cual un dominio de esta forma de aprovechamiento energético precisa fundamentos adecuados de ciencias tales como Óptica, Termodinámica, Regulación Automática, Mecánica de Fluidos, Máquinas Eléctricas, Resistencia de Materiales, Alta Tensión... Como suelen decir los expertos, cuando hablamos de Energía de Concentración, hablamos de "alta ingeniería".

Por todo ello y siendo conscientes de la complejidad que puede implicar el adquirir por separado conocimientos de las antedichas tecnologías, en ENFOC - Escuela de Negocios y Formación Continua, hemos realizado un importante esfuerzo de síntesis para confeccionar un curso eminentemente descriptivo, riguroso y al mismo tiempo accesible para todos, que sea capaz de englobar los fundamentos de la Energía Solar Termoeléctrica con una metodología docente de fácil asimilación.

De esta manera, nos enorgullecemos por ofrecer a nuestro alumnado un trabajo prácticamente pionero en España, con el cual perseguimos facilitar al máximo la comprensión y difusión de esta tecnología. Por tanto, a modo de resumen, podríamos afirmar que con este curso no se ha pretendido desarrollar un programa de alto nivel teórico para personas con estudios previos profundos, sino más bien impartir un curso desde los niveles básicos para ir adquiriendo progresivamente sólidos conocimientos de base que permitan al futuro profesional del sector:

• Conocer con rigor los principios físicos de funcionamiento de cada una de las tecnologías vinculadas a la Energía Termosolar.
• Disponer de información de primera mano sobre las soluciones desarrolladas hasta la fecha, estudiando proyectos emblemáticos reales, así como de las futuras líneas de investigación y desarrollo en las cuales se está trabajando.
• Acceder a la legislación de aplicación para este tipo de instalaciones de gran potencia, prever su posible evolución futura y analizar su estudio y ejecución desde la perspectiva de la prevención de riesgos laborales.
• Asimilar las inequívocas ventajas económicas y medioambientales de esta fuente renovable de energía.
• Adquirir un conocimiento suficientemente conciso sobre los balances energéticos que se aplican para calcular, diseñar y simular plantas de energía termosolar.
• Disponer de recursos informáticos adicionales que permitan facilitar los cálculos necesarios para el dimensionamiento de plantas termosolares.
• Aprender los criterios y métodos que se aplican para la instalación y mantenimiento de este tipo de plantas energéticas.
• Capacitar al alumno, de manera completa y rigurosa, para confeccionar un proyecto de ingeniería sobre energía termosolar, abarcando todas y cada una de sus fases.

Desde el punto de vista profesional, el futuro que se le augura a la Energía Solar Termoeléctrica es inmejorable: no en vano, existen en nuestro país varias decenas de centrales de potencia de esta índole que están ya construidas, en fase de construcción o proyectadas para los próximos años.

Adicionalmente, las ventajas retributivas a la electricidad generada por energías renovables, la favorable legislación tanto española como europea al desarrollo de las nuevas fuentes de energía, la imperiosa necesidad de reducir la dependencia económica de países productores de petróleo, así como la terrible contaminación generada por el uso indiscriminado de combustibles, no hacen sino confirmar el acierto que supone formarse en fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente.
Tener unos sólidos y específicos conocimientos sobre la Energía Solar Termoeléctrica puede ser un factor clave para una futura incorporación laboral a este nuevo nicho de empleo.

MATERIAL

• El Temario está estructurado en Módulos y estos a su vez en Unidades Didácticas, y el alumno dispondrá de él en todo momento en tres formatos:
• En un CD-ROM con todo el contenido de estudio del curso que incluye las unidades didácticas y diferentes archivos de video y audio que refuerzan el aprendizaje.
• Se facilitarán unas claves de acceso personales para cada alumno a nuestro Aula Virtual, el Campus Online donde tendrá disponible a cualquier hora todo el Material Didáctico, canales de consulta con profesores por múltiples medios, así como un área de contacto con sus compañeros
• Libros encuadernados del temario completo del Master.
• Versión impresa del Diagrama de Mollier
• Software de simulación termodinámica.
• Material auxiliar basado en plantillas editables ya confeccionadas para la realización de proyectos de ingeniería.

No es necesaria titulación universitaria

MÓDULO I: FUNDAMENTOS DE LA ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA

Unidad 01.- Introducción.
1.1 Problemática ambiental y papel de las energías renovables
1.2 Tipos de aprovechamiento de la energía solar
1.3 Historia y situación actual de la energía solar en España
1.4 Energética y geometría solar
1.5 Radiación directa y difusa: aparatos de medida
1.6 El cinturón solar

Unidad 02.- Sistemas termosolares de concentración:
2.1 Fundamento termodinámico de la energía solar termoeléctrica
2.2 Ciclos termodinámicos aplicados a energía solar termoeléctrica
2.3 Plantas de energía termoeléctrica convencional
2.4 Tecnologías termosolares: baja, media y alta temperatura
2.5 Factor de concentración de la radiación solar
2.6 Cónicas y cuádricas notables: propiedades geométricas
2.7 Concentradores cilindro-parabólicos, lentes lineales de 2.8 Fresnel, captadores de disco y de torre central
2.9 Chimeneas solares

Unidad 03.- Helióstatos: sistema de seguimiento:
3.1 Orientación e inclinación de los captadores termoeléctricos
3.2 Fundamentos del seguimiento solar
3.3 Seguimiento en colectores cilindro-parabólicos
3.4 Seguimiento en discos parabólicos y en centrales de torre

Unidad 04.- Fluido caloportador de trabajo:
4.1 Características térmicas del fluido caloportador
4.2 Fluidos utilizados en la actualidad

Unidad 05.- Almacenamiento e hibridación de potencia
5.1 Características y ventajas del almacenamiento térmico
5.2 Tipologías de almacenamiento térmico
5.3 Hibridación de instalaciones termosolares con otras tecnologías

Unidad 06.- Conversión de potencia eléctrica y sistemas auxiliares
6.1 Conducciones, aislamientos y grupos de impulsión
6.2 Compresores, soplantes y turbinas
6.3 Valvulería industrial
6.4 Intercambiadores de calor
6.5 Conversión eléctrica: generador
6.6 Regulación, control y monitorización de sistemas termosolares

Unidad 07.- Aspectos económico-financieros de la solar termoeléctrica:
7.1 Distribución de costes actuales y perspectivas de crecimiento
7.2 Comparación de tecnologías
7.3 Posicionamiento en el mercado eléctrico español

Unidad 08.- Futuras líneas de I+D solar termoeléctrica
8.1 Optimización de tecnologías y minoración de costes
8.2 Generación directa de vapor
8.3 Mejora de los algoritmos de control: lógica difusa
8.4 Análisis exergético
8.5 Aplicaciones adicionales: producción de hidrógeno
ANEXO Normativa y legislación de aplicación
- Régimen de producción especial: RD 661/2007
- Plan de Energías Renovables: PER 2005-2010

MÓDULO II: CÁLCULO, DISEÑO Y SIMULACIÓN DE INSTALACIONES DE ENERGÍA TERMOSOLAR

Unidad 01.- Criterios básicos de diseño de plantas termosolares
1.1 Introducción
1.2 Tamaño de unidades funcionales y ubicación seleccionada
1.3 Diseño conceptual: sistemas y elementos
1.4 Comparativa energía solar termoeléctrica vs fotovoltaica
1.5 Realidad industrial y oportunidad histórica para España

Unidad 02.- Proyectos emblemáticos en energía 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 Puerto Errado-2
2.9 Desertec

Unidad 03.- Análisis termodinámico de plantas termosolares
3.1 Máquinas térmicas
3.2 Superficie de estado y diagramas termodinámicos
3.3 Fluidos condensables y diagramas de Izart y 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 Expresiones adicionales para el estudio del ciclo de Rankine
3.9 Ciclo Stirling de simple y doble efecto
3.10 Ciclo Brayton
3.11 Rendimiento y pérdidas

Unidad 04.- Análisis fluídico de plantas termosolares
4.1 Flujo laminar y turbulento en conductos circulares: ddiagrama de Moody
4.2 Flujo laminar en conductos no circulares
4.3 Flujo en secciones no circulares: pérdidas de carga en singularidades
4.4 Bombas centrífugas: triángulos de velocidades, alturas y par motor
4.5 Ecuación general de las bombas centrífugas y curva característica
4.6 Variación de las curvas características: superficie característica y colina de rendimientos
4.7 Punto de funcionamiento de una bomba y zonas de inestabilidad
4.8 Potencias y rendimientos de las bombas centrífugas
4.9 Cavitación y alturas relevantes de bombas centrífugas
4.10 Acoplamiento en serie y paralelo de bombas centrífugas

Unidad 05.- Estudio de sistemas eléctricos
5.1 Datos de partida y condiciones de diseño generales
5.2 Sistema de generación eléctrica, centro de fuerza y de control
5.3 Motores
5.4 Servicios esenciales
5.5 Cables, canalizaciones y puesta a tierra
5.6 Alumbrado, tomas de corriente y protecciones eléctricas
5.7 Motores de seguidores solares

Unidad 06.- Cálculo mecánico
6.1 Materiales de construcción: hormigones, morteros y aceros
6.2 Tipos de solicitaciones
6.3 Cálculo de esfuerzos y deformaciones estructurales
6.4 Cimentación de los tanques de almacenamiento
6.5 Cimentación de los intercambiadores de calor

Unidad 07.- Partes constitutivas del proyecto de ingeniería
7.1 Necesidad e importancia del proyecto: cálculo y diseño previo
7.2 Definición
7.3 Anteproyecto
7.4 Memoria descriptiva, cálculos justificativos, planificación temporal del proyecto y estudio de impacto ambiental
7.5 Planos de ingeniería básica y de detalle
7.6 Pliego de condiciones
7.7 Presupuesto
7.8 Estudio de viabilidad económico-financiera

Unidad 08.- Estudio de seguridad y salud
8.1 Introducción
8.2 Objetivos y alcance del estudio
8.3 Datos generales de prevención
8.4 Datos de la obra
8.5 Normas de seguridad durante la realización de trabajos
8.6 Análisis y evaluación de riesgos

Unidad 09.- Herramientas informáticas de cálculo, diseño y simulación
9.1 Introducción
9.2 SENSOL
9.3 SOLTRACE
9.4 THERMOFLOW
9.5 TRNSYS Y STEC
9.6 IPSEPRO
9.7 SOLARIS
9.8 GREENIUS FREE Y THROUGH VIEW

MÓDULO III: MONTAJE, PUESTA EN MARCHA Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES TERMOSOLARES

Unidad 01.- Tareas previas a la instalación
1.1 La ejecución de obra
1.2 Implicaciones legales de la firma de proyectos y direcciones facultativas de obra
1.3 Materiales, herramientas y equipos necesarios
1.4 Prolegómenos: comprobaciones y permisos previos
1.5 Aprovisionamiento de componentes para la instalación

Unidad 02.- Tareas de montaje de equipos
2.1 Preparación del terreno
2.2 Cimentaciones y hormigonados
2.3 Montaje de estructuras metálicas
2.4 Instalación de sistemas de reflexión y captación
2.5 Accesos, viales y cerramientos
2.6 Red de drenajes y canalizaciones
2.7 Zanjas para cableado
2.8 Montaje del resto de sistemas y pruebas hidráulicas

Unidad 03.- Mantenimiento de instalaciones termosolares
3.1 Planteamiento general
3.2 Operación y mantenimiento de plantas termosolares: tipos y costes
3.3 Subcontratación de tareas de operación y mantenimiento: ventajas e inconvenientes
3.4 Dispositivos avanzados de inspección: termografía infrarroja y deflectometría óptica
3.5 Limpieza de espejos: importancia clave de la tarea
3.6 Degradación del fluido térmico: técnica de limpieza tipo "flushing"
3.7 Control químico de centrales termosolares
3.8 Otras incidencias adicionales en plantas termosolares