Teaching Guides Query



Academic Year: 2022/23

636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency

66364 - Energy eficiency in electric systems


Teaching Plan Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
66364 - Energy eficiency in electric systems
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
First semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The objectives of the course are the following:

  • Know the fundamentals of energy efficiency and its relationship with energy saving.
  • Have the skills to carry out studies, delving into the knowledge of loss mechanisms in the different systems.
  • Calculate approximately the energy efficiency of equipment and processes.
  • Be able to propose efficiency improvements in energy-consuming systems or processes, estimate the economic benefits associated with them, and conduct an economic evaluation of the necessary investment.

These approaches and objectives are aligned with some of the Sustainable Development Goals, SDG, of the 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) and certain specific goals, in such a way that the acquisition of learning outcomes of the subject provides training and competence to the student to contribute to some extent to their achievement:

Goal 7: Affordable and clean energy

  • Target 7.1 By 2030, ensure universal access to affordable, reliable and modern energy services
  • Target 7.2 By 2030, considerably increase the proportion of renewable energy in all energy sources
  • Target 7.3 By 2030, double the global rate of improvement in energy efficiency

Goal 9: Industry, Innovation and infrastructure.

  • Target 9.4. By 2030, modernize infrastructure and convert industries to be sustainable, using resources more efficiently, promoting the adoption of clean and environmentally sound technologies and industrial processes, and ensuring that all countries take action according to their respective capabilities.

Goal 13. Climate action

Target 13.3 Improve education, awareness and human and institutional capacity regarding climate change mitigation, adaptation, reduction of its effects and early warning.

1.2. Context and importance of this course in the degree

This subject is included in the mandatory subject called "Energy Efficiency" taught during the first semester of the first year. The subjects that make up this subject will allow the student to know the main concepts related to energy efficiency in electrical systems, calculating losses and improving efficiency.

 

1.3. Recommendations to take this course

A series of previous knowledge is required from the students for correct learning of the subject. Above all, the student needs a background in electromagnetism and circuit theory.

Previous knowledge is required for correct learning of the subject. Above all, the student needs a good base of solar photovoltaic energy and wind energy.

Following the lectures, problems, laboratory, and external practices are essential, as well as personal study and the preparation of the assignments for the subject.

Continuous work is fundamental to good use of the knowledge transmitted in the classes and passing it successfully. To facilitate this ongoing work, the student has the teacher's advice, both during lessons and tutoring hours, specially designed for this purpose.

 

2. Learning goals

2.1. Competences

The following skills are developed in this subject:

 

BASIC SKILLS

CB6.- Possess and understand the knowledge that provides a base or opportunity to be original in the development and/or application of ideas, often in a research context.

CB7.- That students know how to apply the knowledge acquired and their ability to solve problems in new or little-known environments within broader (or multidisciplinary) contexts related to their study area.

CB8.- That students can integrate knowledge and face the complexity of formulating judgments based on information that, being incomplete or limited, includes reflections on the social and ethical responsibilities linked to applying their knowledge and judgments.

CB9.- That students know how to communicate their conclusions and the knowledge and ultimate reasons that support them to specialized and non-specialized audiences clearly and unambiguously.

CB10.- That students have the learning skills that allow them to continue studying in a way that will be largely self-directed or autonomous.

GENERAL COMPETENCIES

CG1.- Carry out research, development and innovation in products, processes and methods concerning energy efficiency.

CG5.- Apply knowledge of advanced sciences and technologies to the professional or investigative practice of efficiency.

CG6.- Identify current legislation and regulations applicable to the renewable energy and energy efficiency sector.

CG8.- Develop the ability to advise on the best way or channel to optimize energy resources concerning renewable energies.

CG9.- Solve complex problems in the field of energy efficiency and sustainability.

SPECIFIC COMPETENCES

CE1.- Use and develop methodologies, methods, techniques, programs for a specific use, norms and computing standards.

CE3.- Assess the importance and implications of energy use in the development of society.

CE4.- Assess the environmental impact of a RES installation or energy efficiency action.

CE5.- Identify the energy management, improvement and optimization processes in the industry.

CE6.- Evaluate energy-saving techniques in the domestic and tertiary sectors.

CE7.- Describe the technologies related to sustainable mobility.

CE8.- Describe the smartgrids associated with energy management and distribution.

CE17.- Calculate electric power generation, transport and distribution systems, and the integration of renewable energies in each.

2.2. Learning goals

The student, to pass this course, must demonstrate the following results...

  • Know the fundamentals of energy efficiency and its relationship with energy saving.
  • Have the skills to carry out studies, delving into the knowledge of loss mechanisms in the different systems.
  • Calculate approximately the energy efficiency of equipment and processes.
  • Be able to propose efficiency improvements in energy-consuming systems or processes, estimate the economic benefits associated with them, and conduct an economic evaluation of the necessary investment.
  • Apply the theoretical foundations necessary for the numerical calculation of electromagnetic systems.
  • Simulate electromagnetic systems using the finite element method.
  • Interpret results of electromagnetic simulations by finite elements.
  • Optimize the design of electromagnetic systems to improve their efficiency through numerical simulations.

2.3. Importance of learning goals

After passing the course, students can roughly calculate the energy efficiency of equipment and processes to propose efficiency improvements in energy-consuming systems or processes, estimating the economic benefits associated with them.

The finite element electromagnetic simulation method allows for studying problems of practical interest, both electrical (insulation, dielectric breakdown situations, etc.) and magnetic (transformers, rotating machines, permanent magnets, etc.), improving the design and optimising the efficiency of new products.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

In the ordinary call (first call), the evaluation will consist of:

  • Academic works (including those derived from lab sessions) and oral presentation: 60%
  • Written tests (open response and multiple choice): 40%

The student who does not opt for the evaluation procedure described above in the first call will have the right to take a global evaluation test (the subject will be evaluated entirely in a single test).

The second call (or extraordinary call) will be carried out through a global test carried out in the period established for this purpose.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The subject is structured around three axes: lectures, problems and case resolution and practical sessions.

In the lectures, the basic concepts are explained and are related to the technical characteristics of the processes, combining them with the problem-solving sessions and cases (exercises that the students solve in class and are corrected), serving as support to fix understanding of concepts.

In the practical sessions, computer programs are used to study practical cases that are more complex than those presented on the board, where specific calculation power is necessary for their resolution. 

4.2. Learning tasks

In order for students to achieve the learning outcomes described above and acquire the skills designed for this subject, the following training activities are proposed:

  • A01 Lectures (12 hours): content presentation by the teaching staff or external experts to all the students of the subject.
  • A02 Solving problems and cases (30 hours): carrying out practical exercises with all the students of the subject.
  • A03 Laboratory practices (15 hours): carrying out practical exercises in small groups of subject students.
  • A05 Application or research works (30 hours).
  • A06 Personalized teacher-student tutoring (6 hours)
  • A07 Autonomous work (52 hours).
  • A08 Assessment (5 hours).

The hours indicated are indicative and will be adjusted depending on the academic calendar of the course.

At the beginning of the course, the calendar of practical sessions will be informed. It will be set according to the progress of the program and the availability of laboratories and computer rooms.

4.3. Syllabus

The contents of this course are detailed below:

  1. Fundamentals of energy efficiency in electrical systems
  2. Introduction to energy efficiency in electrical power systems
  3. Electromagnetic analysis of systems and equipment
  4. HVDC systems and energy efficiency
  5. Introduction to power quality and continuity of supply

4.4. Course planning and calendar

The subject is taught in the first semester.

At the beginning of the semester, the professors will inform about the planning of the teaching activities, the key dates of delivery of exercises and the final evaluation test of the subject.


Curso Académico: 2022/23

636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética

66364 - Eficiencia energética en sistemas eléctricos


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
66364 - Eficiencia energética en sistemas eléctricos
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

Los objetivos de la asignatura son los siguientes:

  • Conocer los fundamentos de la eficiencia energética y su relación con el ahorro energético.
  • Disponer de las habilidades para realizar estudios, profundizando en los conocimientos sobre los mecanismos de pérdidas en los distintos sistemas.
  • Calcular de forma aproximada la eficiencia energética de equipos y procesos.
  • Ser capaz de proponer mejoras de eficiencia en sistemas o procesos consumidores de energía, estimar los beneficios económicos asociadas a las mismas y realizar una evaluación económica de la inversión necesaria.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante

Meta 7.1. De aquí a 2030, garantizar el acceso universal a servicios energéticos asequibles fiables y modernos

Meta 7.2. De aquí a 2030, aumentar considerablemente la proporción de energía renovables en el conjunto de fuentes energéticas

Meta 7.3. De aquí a 2030, duplicar la tasa mundial de mejora de la eficiencia energética

Objetivo 9: Industria Innovación e infraestructura

Meta 9.5. Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales de todos los países, en particular los países en desarrollo, entre otras cosas fomentando la innovación y aumentando considerablemente, de aquí a 2030, el número de personas que trabajan en investigación y desarrollo por millón de habitantes y los gastos de los sectores público y privado en investigación y desarrollo

Objetivo 13: Acción por el clima

Meta 13.3. Mejorar la educación, la sensibilización y la capacidad humana e institucional respecto de la mitigación del cambio climático, la adaptación a él, la reducción de sus efectos y la alerta temprana

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Esta asignatura se engloba dentro de la materia obligatoria denominada “Eficiencia energética” que se imparte durante el primer semestre del primer curso. Las asignaturas que configuran dicha materia permitirán al estudiante conocer los principales conceptos relativos a la eficiencia energética en sistemas eléctricos, el cálculo de pérdidas y la mejora de la eficiencia.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

El seguimiento continuo de la asignatura tanto en sus clases de teoría y problemas como en las de prácticas de laboratorio es esencial, así como el estudio personal y la elaboración de los trabajos de la asignatura. Para facilitar este trabajo continuado, el estudiante cuenta con la asesoría del profesor, tanto durante las clases como en las horas de tutoría especialmente destinadas a ello.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

En esta asignatura se desarrollan las siguientes competencias e:

COMPETENCIAS BÁSICAS

CB6.- Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación. 

CB7.- Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio. 

CB8.- Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios. 

CB9.- 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. 

CB10.- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. 

 

COMPETENCIAS GENERALES

CG1.- Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos en relación con la eficiencia energética. 

CG5.- Aplicar conocimientos de ciencias y tecnologías avanzadas a la práctica profesional o investigadora de la eficiencia. 

CG6.- Identificar la legislación vigente y reglamentación aplicable al sector de las energías renovables y de la eficiencia energética. 

CG8.- Desarrollar la capacidad para asesorar sobre la mejor forma o cauce para optimizar los recursos energéticos en relación con las energías renovables. 

CG9.- Resolver problemas complejos en el ámbito de la eficiencia energética y la sostenibilidad. 

 

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

CE1.- Utilizar y desarrollar metodologías, métodos, técnicas, programas de uso específico, normas y estándares de computación. 

CE3.- Valorar la importancia e implicaciones del uso de la energía en el desarrollo de sociedad. 

CE4.- Evaluar el impacto ambiental asociado a una instalación de EERR o actuación de eficiencia energética.

CE5.- Identificar los procesos de la gestión, mejora y optimización energética de la industria. 

CE6.- Evaluar las técnicas de ahorro energético en el sector doméstico y terciario.

CE7.- Describir las tecnologías relativas a la movilidad sostenible. 

CE8.- Describir las redes inteligentes asociadas a la gestión y distribución energética.

CE17.- Calcular sistemas de generación, transporte y distribución de energía eléctrica, así como la integración de las energías renovables en cada uno de ellos. 

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

  • Conocer los fundamentos de la eficiencia energética y su relación con el ahorro energético.
  • Disponer de las habilidades para realizar estudios, profundizando en los conocimientos sobre los mecanismos de pérdidas en los distintos sistemas.
  • Calcular de forma aproximada la eficiencia energética de equipos y procesos.
  • Ser capaz de proponer mejoras de eficiencia en sistemas o procesos consumidores de energía, estimar los beneficios económicos asociadas a las mismas y realizar una evaluación económica de la inversión necesaria.
  • Aplicar los fundamentos teóricos necesarios para el cálculo numérico de sistemas electromagnéticos.
  • Simular sistemas electromagnéticos mediante el método de elementos finitos.
  • Interpretar resultados de simulaciones electromagnéticas por elementos finitos.
  • Optimizar el diseño de sistemas electromagnéticos para mejorar su eficiencia mediante simulaciones numéricas

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El alumno, tras superar la asignatura, podrá calcular de forma aproximada la eficiencia energética de equipos y procesos con el fin de proponer mejoras de eficiencia en sistemas o procesos consumidores de energía, estimando los beneficios económicos asociadas a las mismas.

El método de simulación de campos electromagnéticos por elementos finitos, permite estudiar problemas de interés práctico, tanto eléctricos (aislamientos, situaciones de ruptura dieléctrica etc.) como magnéticos (transformadores, máquinas rotativas, imanes permanentes, etc.) permitiendo mejorar el diseño y optimizar la eficiencia de nuevos productos.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación.

En la convocatoria ordinaria, la evaluación consistirá en:

  • Trabajos académicos (incluyendo los derivados de las prácticas) y su presentación oral: 60%
  • Pruebas escritas de respuesta abierta y de tipo test: 40 %

El estudiante que en la primera convocatoria no opte por el procedimiento de evaluación descrito anteriormente tendrá derecho a realizar una prueba de evaluación global (la asignatura se evaluará completamente en una sola prueba).

La convocatoria de evaluación extraordinaria se llevará a cabo mediante una prueba global realizada en el periodo establecido a tal efecto.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

El desarrollo de la asignatura se estructura en torno a tres ejes: las sesiones de teoría y resolución de problemas y casos y las sesiones prácticas.

En las sesiones de teoría (clases magistrales) se explican los conceptos básicos y se relacionan con las características técnicas de los procesos, combinándolas con las sesiones de resolución de problemas y casos (ejercicios que resuelven los alumnos en clase y se corrigen), sirviendo de apoyo para fijar la comprensión de los conceptos.

En las sesiones prácticas se utilizan programas informáticos para estudiar casos prácticos más complejos que los presentados en la pizarra, donde es necesaria para su resolución cierta potencia de cálculo. También existe la posibilidad de que se realicen visitas a instalaciones reales donde podremos ver aplicaciones de conceptos explicados en clase y simulados con el ordenador en las sesiones prácticas.

4.2. Actividades de aprendizaje

Con objeto de que los alumnos alcancen los resultados de aprendizaje descritos anteriormente y adquieran las competencias diseñadas para esta asignatura, se proponen las siguientes actividades formativas:

  • A01 Clase magistral (12 horas): exposición de contenidos por parte del profesorado o de expertos externos a todos los alumnos de la asignatura.
  • A02 Resolución de problemas y casos (30 horas): realización de ejercicios prácticos con todos los alumnos de la asignatura.
  • A03 Prácticas de laboratorio (15 horas): realización de ejercicios prácticos en grupos reducidos de alumnos de la asignatura.
  • A05 Trabajos de aplicación o investigación prácticos (30 horas)
  • A06 Tutela personalizada profesor-alumno (6 horas)
  • A07 Estudio (52 horas).
  • A08 Pruebas de evaluación (5 horas).

Las horas indicadas son de carácter orientativo y serán ajustadas dependiendo del calendario académico del curso.

A principio de curso se informará del calendario de sesiones prácticas, que se fijará según el avance del programa y la disponibilidad de laboratorios y salas informáticas.

 

4.3. Programa

Los contenidos de esta asignatura se detallan a continuación:

  1. Fundamentos de la eficiencia energética en sistemas eléctricos
  2. Introducción a la eficiencia energética en los sistemas eléctricos de potencia
  3. Análisis electromagnético de sistemas y equipos
  4. Sistemas HVDC y eficiencia energética
  5. Introducción a la calidad de potencia y la continuidad de suministro

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

La asignatura se imparte en el cuatrimestre de otoño con tres horas por semana de teoría y problemas, y un total de 30 horas de prácticas repartidas a lo largo del cuatrimestre.

Al comienzo del cuatrimestre, los profesores informarán de la planificación de las actividades docentes, las fechas clave de entrega de ejercicios y de la prueba final de evaluación de la asignatura.