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Academic Year/course: 2018/19

535 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency

66340 - Electric generators for renewable energy applications


Syllabus Information

Academic Year:
2018/19
Subject:
66340 - Electric generators for renewable energy applications
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
535 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency
ECTS:
5.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1.1. Aims of the course

  • Knowledge of the power conversion schemes from the electric machine to the electric network: 
  • Know the different types of electric generators for application in renewable energies, identifying their advantages and disadvantages for each application.
  • Capacity to perform the modeling and analysis of the operation of various electric generators to optimize the use of the energy source, with special attention to wind energy.
  • Knowledge of how electronic conversion systems are applied in generating systems from renewable sources. Applications in wind.
  • Ability to perform the basic design of a generator in particular those that work at variable speed

1.2. Context and importance of this course in the degree

The subject expands the competences acquired in the subject Wind power and hydraulics, focusing on the analysis of the different types of electric generators and on the way in which the resource (analyzed in this subject) can be optimized using the most appropriate configuration and control.

1.3. Recommendations to take this course

In order to study this module, advanced knowledge of electrical engineering, control and electrical machines is required (level of industrial technical engineer, electrical branch or industrial and automatic electronics).

2.1. Competences

Upon passing the subject, the student will be more competent to ...

Specific competences

CE1: Determine the energy efficiency of electrical equipment and systems (including transport and distribution) and of the processes in which they intervene, applying the appropriate regulations for their determination: design of tests, instrumentation and carrying out the necessary calculations.

CE5: Know the most important technologies for the use of the main renewable energy resources: solar, wind and biomass. Be able to perform sizing, selection and pre-design of such facilities.

General competitions

CG1: It is capable of acquiring advanced knowledge and demonstrating, in a context of scientific and technological research or highly specialized, a detailed and grounded understanding of the theoretical and practical aspects and the methodology of work in the field of renewable energy and efficiency energetic

CG2: Is able to apply and integrate their knowledge, their understanding, their scientific foundation and their problem solving abilities in new and imprecisely defined environments, including multidisciplinary contexts, both researchers and highly specialized professionals in the field of Renewable energies and energy efficiency.

CG3: Is able to evaluate and select the appropriate scientific theory and the precise methodology of its fields of study to formulate judgments based on incomplete or limited information, including, when necessary and pertinent, a reflection on social responsibility or ethics linked to the solution that is proposed in each case in the field of renewable energy and energy efficiency.

CG4: Is able to predict and control the evolution of complex situations through the development of new and innovative work methodologies adapted to the specific scientific / research, technological or professional field, in general multidisciplinary, in the field of renewable energies and energy efficiency .

CG5: It is able to transmit in a clear and unambiguous way to a specialized audience or not, results from scientific and technological research or the most advanced field of innovation, as well as the most relevant foundations on which are based on the field of renewable energies and energy efficiency.

2.2. Learning goals

  • The student, to pass this subject, must demonstrate the following results ...
    • Knowledge of power conversion schemes between electric machine and electric network.
    • Knowledge of how electronic conversion systems are applied in generating systems from renewable sources. Applications in wind.
    • Know the different types of electric generators for application in renewable energies, identifying their advantages and disadvantages for each application.
    • Capacity to perform the modeling and analysis of the operation of various electric generators to optimize the use of the energy source, with special attention to wind energy.
    • Ability to perform the basic design of a generator in particular those that work at variable speed

2.3. Importance of learning goals

The conversion of the energy from the renewable source is done mostly through a generator. A deep understanding of the operation of this element, of the different types and their control will make it possible to take advantage of the available energy in each moment.

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

The student must demonstrate that he has achieved the expected learning outcomes through the following assessment activities

You can choose one of the following two evaluation options. These options are exclusive: Global Evaluation and Continuous Evaluation.

 

Option 1: (Overall evaluation)

Students who choose this form of assessment will have to take a written and individual final exam with several theoretical-practical questions and problems in which they demonstrate that they have achieved the proposed learning competences. This test will be scheduled within the exam period corresponding to the first or second call.

 

Option 2: (Continuous evaluation)

Students will be evaluated throughout the period of delivery of the subject by performing different exercises:

- Small theoretical-practical tests of the basic concepts of each subject.

- Realization and comment of the laboratory practices.

- Realization and discussion of practical cases.

- Development of different teaching activities.

- Tutored works of introduction to research.

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives. In the theory sessions, fundamental concepts and problems are explained on the board. In the practice sessions, simulations of different generation systems are introduced, and the students can check the operation of these systems in different conditions and understand better the concepts studied. In other tasks, the student can deepen the topics explained in theory and practice sessions.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 

  • Theory and practice sessions. These are sessions to explain the basic concepts and to make problems and cases of practical applications of such contents. Student participation through questions and brief discussions will be encouraged.
  • Lab practice sessions. Student will receive guidelines for the practice session at the beginning of the session, which will be accompanied by the explanation and instructions necessary for the completion of the tasks.
  • Guided assignments. During the first weeks of the course, students solve a set of problems and cases or conduct an assignment, which consists on the practical application of the course contents.
  • Autonomous work. During the whole year, the continuous work of the student will be promoted by the proposed  learning activities.
  • Assessment tests. They have both a grading function and a learning function with which the student checks the degree of understanding and assimilation of knowledge and skills achieved.
  • Tutorials. Hours for student guidance, identification of learning problems, orientation in the course, attention to exercises and assignments, etc.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Topic 1. Introduction
Topic 2. Electrical transformations
Topic 3. Advanced Modeling of electrical machines
Topic 3. Generator control
Topic 4. Applications
Topic 5. Design with fem

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the course webpage.


Curso Académico: 2018/19

535 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética

66340 - Generadores eléctricos para aplicaciones de energías renovables


Información del Plan Docente

Año académico:
2018/19
Asignatura:
66340 - Generadores eléctricos para aplicaciones de energías renovables
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
535 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética
Créditos:
5.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Módulo:
---

1.1. Objetivos de la asignatura

  • Conocimiento de los esquemas de conversión de potencia desde la máquina eléctrica a la red eléctrica

  • Conocer los distintos tipos de generadores eléctricos de aplicación en energías renovables, identificando sus ventajas e inconvenientes para cada aplicación.

  • Capacidad para realizar el modelado y análisis del funcionamiento de diversos generadores eléctricos para optimizar el aprovechamiento de la fuente de energía, con especial atención a la energía eólica.

  • Conocimiento de cómo se aplican los sistemas de conversión electrónicos en los sistemas generadores a partir de fuentes renovables. Aplicaciones en eólica.

  • Capacidad para realizar el diseño básico de un generador, en particular aquellos que trabajan a velocidad variable

 

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura amplía las competencias adquiridas en la asignatura Energía eólica e hidráulica, centrándose en el análisis de los distintos tipos de generadores eléctricos y en la forma en la que el recurso (analizado en dicha asignatura) puede optimizarse utilizando la configuración y control más adecuado.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para cursar este módulo son necesarios conocimientos avanzados de electrotecnia, control y máquinas eléctricas (nivel de ingeniero técnico industrial rama eléctrica o electrónica industrial y automática).

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Competencias específicas

CE1: Determinar la eficiencia energética de equipos y sistemas eléctricos (incluyendo transporte y distribución) y de los procesos en los que intervienen, aplicando las normativas apropiadas para su determinación: diseño de ensayos, instrumentación y realización de los cálculos necesarios.

CE5: Conocer las tecnologías más importantes para la utilización de los principales recursos energéticos renovables: energía solar, eólica y biomasa. Ser capaz de realizar dimensionamiento, selección y prediseño de dichas instalaciones.

Competencias generales

CG1: Es capaz de adquirir conocimientos avanzados y demostrando, en un contexto de investigación científica y tecnológica o altamente especializado, una comprensión detallada y fundamentada de los aspectos teóricos y prácticos y de la metodología de trabajo en el ámbito de las energías renovables y la eficiencia energética.

CG2: Es capaz de aplicar e integrar sus conocimientos, la comprensión de estos, su fundamentación científica y sus capacidades de resolución de problemas en entornos nuevos y definidos de forma imprecisa, incluyendo contextos de carácter multidisciplinar tanto investigadores como profesionales altamente especializados en el ámbito de las energías renovables y la eficiencia energética.

CG3: Es capaz de evaluar y seleccionar la teoría científica adecuada y la metodología precisa de sus campos de estudio para formular juicios a partir de información incompleta o limitada incluyendo, cuando sea preciso y pertinente, una reflexión sobre la responsabilidad social o ética ligada a la solución que se proponga en cada caso en el ámbito de las energías renovables y la eficiencia energética.

CG4: Es capaz de predecir y controlar la evolución de situaciones complejas mediante el desarrollo de nuevas e innovadoras metodologías de trabajo adaptadas al ámbito científico/investigador, tecnológico o profesional concreto, en general multidisciplinar, en el ámbito de las energías renovables y la eficiencia energética.

CG5: Es capaz de transmitir de un modo claro y sin ambigüedades a un público especializado o no, resultados procedentes de la investigación científica y tecnológica o del ámbito de la innovación más avanzada, así como los fundamentos más relevantes sobre los que se sustentan en el ámbito de las energías renovables y la eficiencia energética.

2.2. Resultados de aprendizaje

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

  • Conocimiento de los esquemas de conversión de potencia entre máquina eléctrica y red eléctrica
  • Conocimiento de cómo se aplican los sistemas de conversión electrónicos en los sistemas generadores a partir de fuentes renovables. Aplicaciones en eólica.
  • Conocer los distintos tipos de generadores eléctricos de aplicación en energías renovables, identificando sus ventajas e inconvenientes para cada aplicación
  • Capacidad para realizar el modelado y análisis del funcionamiento de diversos generadores eléctricos para optimizar el aprovechamiento de la fuente de energía, con especial atención a la energía eólica.
  • Capacidad para realizar el diseño básico de un generador en particular aquellos que trabajan a velocidad variable

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

La conversión de la energía desde la fuente renovable se realiza mayoritariamente a través de un generador. Una comprensión profunda del funcionamiento de este elemento, de los distintos tipos y de su control permitirá aprovechar adecuadamente la energía disponible en cada momento.

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 evaluacion

Se puede elegir una de las dos opciones de evaluación siguientes. Dichas opciones son excluyentes: Evaluación global y Evaluación Continua.

Opción 1: (Evaluación global)

Los alumnos que elijan esta forma de evaluación tendrán que realizar un examen final escrito e individual con varias preguntas teórico-prácticas y problemas en el que demuestre que ha alcanzado las competencias de aprendizaje propuestas. Esta prueba será programada dentro del periodo de exámenes correspondiente a la primera o segunda convocatoria.

Opción 2: (Evaluación continua)

Los alumnos serán evaluados a lo largo del periodo de impartición de la asignatura mediante la realización de diferentes ejercicios:

- Pequeños tests teórico-practicos de los conceptos básicos de cada tema.

- Realización y comentario de las prácticas de laboratorio.

- Realización y discusión de casos prácticos.

- Desarrollo de diferentes actividades docentes.

- Trabajos tutelados de introducción a la investigación.

 

4.1. Presentación metodológica general

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

En las sesiones de teoría se explican los conceptos fundamentales de la asignatura y dichas exposiciones se complementan con ejercicios que se resuelven en la pizarra. En ambos casos la metodología son clases magistrales.

En las sesiones prácticas se realizarán simulaciones de los distintos sistemas de generación descritos en las clases de teoría, de modo que el alumno puede comprobar el funcionamiento de dichos sistemas en distintas condiciones y entender mejor los conceptos  estudiados.

También se incluyen trabajos de asignatura en los que el alumno puede profundizar en los contenidos cubiertos en las sesiones de teoría y prácticas

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Clases teórico-prácticas

Sesiones de exposición y explicación de contenidos, junto con problemas y casos de aplicación práctica de dichos contenidos. Se fomentará la participación del estudiante a través de preguntas y debates breves.

Prácticas de Laboratorio.

El estudiante dispondrá de un guion de la práctica, suministrado previamente al inicio de la sesión de prácticas, que se acompañará con las explicaciones e indicaciones necesarias para la realización de las mismas, en la propia sesión,  e impartidas por el profesor correspondiente.

Trabajos tutelados.

Durante las primeras semanas de curso, el profesor de la asignatura planteará a los alumnos la resolución de un conjunto de problemas y casos  o  la realización de un trabajo de curso, en el que se apliquen de forma práctica los contenidos de la asignatura desarrollados en los diferentes temas del curso.

Estudio individual.

Repartidas a lo largo de la duración del curso. Se fomentará el trabajo continuado del estudiante, mediante la distribución homogénea a lo largo del semestre de las diversas actividades de aprendizaje.

Pruebas de evaluación.

Las pruebas de evaluación además de tener una función calificadora, constituyen también una herramienta de aprendizaje con la que el alumno comprueba el grado de comprensión y asimilación de conocimientos y destrezas conseguidos.

Tutoría.

Atención directa al estudiante, identificación de problemas de aprendizaje, orientación en la asignatura, atención a ejercicios y trabajos…

4.3. Programa

1. Introducción

2. Transformaciones eléctricas

3. Modelado avanzado de máquinas eléctricas

3. Control de generadores

4. Aplicaciones.

5. Diseño con fem

 

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

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

El calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos se comunicará en la clase inicial y se publicara en la página web de la asignatura

La asignatura se imparte durante el segundo cuatrimestre.

Para fechas sobre comienzo de curso y convocatorias de examen, consultar  la página web: https://eina.unizar.es/estudios/index.php?option=com_content&view=article&id=85&catid=79