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Academic Year/course: 2022/23

636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency

66369 - Low emission power plants


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
66369 - Low emission power plants
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency
ECTS:
3.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The course and its expected outcomes pursue the following objectives:

As a first objective, the student must be able to complete calculations of classical thermochemistry and energy balance and identify the main environmental impacts of large thermal plants (with emphasis on gaseous emissions into the atmosphere).

As a second objective, the student must know the degree of technological development of CO2 capture systems (pre-combustion, post-combustion and oxy-combustion systems), storage and uses of CO2, comparing their energy and economic impact.

These approaches and objectives are aligned with some of the Sustainable Development Goals, GSD, 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

  • Goal 7.1. By 2030, ensure universal access to affordable, reliable and modern energy services
  • Goal 7.2. By 2030, substantially increase the share of renewable energy in the energy mix
  • Goal 7.3. By 2030, double the global rate of improvement in energy efficiency

Goal 9: Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization and foster innovation

  • Target 9.5. Increase scientific research and improve the technological capacity of industrial sectors in all countries, in particular developing countries, including by promoting innovation and substantially increasing, by 2030, the number of people working in research and development per million inhabitants and public and private sector expenditures on research and development

1.2. Context and importance of this course in the degree

The subject is given in the second semester, as an optional subject of the thermal itinerary. The student has already acquired the necessary knowledge in the fundamental subjects of the first semester, which must now be applied and analysed in the systems studied in the subject. The subject is related to other subjects of the master's degree, fundamentally those related to combustion, energy use of biomass and energy efficiency in thermal systems and processes.

1.3. Recommendations to take this course

To take this module, advanced knowledge of thermal engineering is required, as well as basic knowledge of chemical engineering.

2. Learning goals

2.1. Competences

Upon passing the course, the student will have acquired the following skills:

BASIC SKILLS

CB6.- Possess and understand the knowledge that provides a basis 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 area of study.

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 in relation to energy efficiency.

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

CG7.- Assess the application of emerging technologies in the field of energy and the environment.

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.

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

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

CE9.- Analyse energy consumption and its associated costs and prepare energy audits.

2.2. Learning goals

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

  • Know the main environmental impacts derived from the generation of electricity based on combustion and their mitigation systems, related to combustion control and gas cleaning equipment.
  • Know the phenomenon of the greenhouse effect, the repercussions that its alteration has on global climate change and the main agents that cause such alteration.
  • Analyse and criticize the policies aimed at mitigating climate change and controlling emissions, and relate the different international positions with the economic and social interests of the parties involved.
  • Know and describe the main technologies aimed at capturing CO2 emissions, in use and emerging, that can be applied in energy-intensive industrial installations.
  • Know the alternatives of transport, permanent storage and uses of CO2.

2.3. Importance of learning goals

Knowledge of combustion processes is essential to determine the energy efficiency of thermoelectric generation and industrial processes, as well as the environmental impacts caused by polluting gaseous emissions. The synergy between fuels with different characteristics also depends on their behaviour during the combustion process. Likewise, there is a connection with the fundamental subjects of this field (thermodynamics, heat transfer), which provides a broad vision, both theoretical and practical, of the field of study.

CO2 capture technologies constitute an emerging solution to mitigate the greenhouse effect, as pointed out by the IPCC and the International Energy Agency. The knowledge acquired in this subject will give the student a complete perspective of the matter, which can be helpful when joining research teams or R&D companies that work directly on these issues.

3. Assessment (1st and 2nd call)

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

The student must demonstrate that they have achieved the expected learning outcomes through the following assessment activities

Continuous evaluation

In order to encourage continued work throughout the teaching period, activities distributed throughout the semester will be carried out, consisting of solving various practical problems related to the contents of the subject.

They will be graded from 0 to 10 points. All deliveries will have the same weight in the final grade. To pass the practices, a minimum average grade of 5 points will be required. In case of not passing this note, the student will be able to attend a final exam, in the ordinary calls for evaluation of the subject.

The weight of the evaluation of the practices will be 40% of the total mark.

The weight of the evaluation of the exam, consisting of a test of the theoretical-practical contents seen during the course (grading from 0 to 10 points and a minimum score of 5 points), will be 60% of the total mark for those students who have passed the practices.

Overall evaluation

Consists of a test of the theoretical-practical contents seen during the course.

Rating from 0 to 10 points. To pass the exam a minimum score of 5 points will be required.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The learning process that has been designed for this subject is based on the following:

The development of the subject is structured around theory sessions and practical sessions.

In the theory sessions, the basic concepts are explained and related to the technical characteristics of the processes, using short exercises that are solved on the blackboard, serving as support to establish the understanding of the topics. In both cases, the methodology is master classes.

In the practical sessions, different aspects of the reduction of SO2, NOx and CO2 emissions will be analysed, as well as the techniques to be adopted to reduce their emission into the atmosphere.

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 Master class (20 hours): presentation of contents by the teaching staff or external experts to all the students of the subject.
  • A02 Resolution of problems and cases (5 hours): carrying out practical exercises with all the students of the subject.
  • A03 Laboratory practices (5 hours): carrying out practical exercises in small groups of students of the subject.
  • A07 Study (40 hours).
  • A08 Evaluation tests (5 hours).

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

4.3. Syllabus

Subject syllabus:

1) Training and control of gaseous emissions in industrial processes.

2) Climate change: international strategy.

3) CO2 capture technologies.

  •      3.1) Oxyfuel combustion.
  •      3.2) Capture in post-combustion.
  •      3.3) Capture in pre-combustion.

4) Storage and uses of CO2.

4.4. Course planning and calendar

Calendar of sessions and presentation of works

On the first day of class will be informed of the calendar and planning according to the program shown in the previous point.

February - Beginning of Course and first Delivery of Practical Cases.

March - Second Delivery of Practical Cases.

June - First Call for Final Exam.

July - Second Call for Final Exam.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=66369


Curso Académico: 2022/23

636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética

66369 - Plantas de bajas emisiones


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
66369 - Plantas de bajas emisiones
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética
Créditos:
3.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

Como primer objetivo, el estudiante debe ser capaz de completar cálculos de termoquímica clásica y de rendimientos energéticos, e identificar los principales impactos ambientales en grandes plantas térmicas (con énfasis en las emisiones gaseosas a la atmósfera).

Como segundo objetivo, el estudiante debe conocer el grado de desarrollo tecnológico de sistemas de captura (sistemas de pre-combustión, de post-combustión y de oxicombustión), almacenamiento y usos del CO2, comparando su impacto energético y económico.

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: Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación

  • 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

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura se cursa en el segundo cuatrimestre, como materia optativa del itinerario térmico. El estudiante ya ha adquirido los conocimientos necesarios en las materias fundamentales del primer cuatrimestre, que ahora deberá aplicar y analizar en los sistemas objeto de estudio de la asignatura. La materia guarda relación con otras asignaturas del máster, fundamentalmente las relacionadas con la combustión, el uso energético de la biomasa y la eficiencia energética en sistemas y procesos térmicos.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para cursar este módulo son necesarios conocimientos avanzados de ingeniería térmica, así como conocimientos básicos de ingeniería química.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante habrá adquirido las siguientes competencias:

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. 

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. 

CG7.- Valorar la aplicación de tecnologías emergentes en el ámbito de la energía y el medio ambiente. 

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. 

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. 

CE9.- Analizar consumos energéticos y sus costes asociados y elaborar auditorías energéticas. 

2.2. Resultados de aprendizaje

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

  • Conocer los principales impactos ambientales derivados de la generación de electricidad basada en combustión y los sistemas de mitigación de los mismos, relacionados con control de la combustión y con equipos de limpieza de gases.
  • Conocer el fenómeno del efecto invernadero, las repercusiones que su alteración tiene sobre el cambio climático global, y los principales agentes causantes de tal alteración.
  • Analizar y criticar las políticas destinadas a la mitigación del cambio climático y al control de emisiones, y relacionar las diferentes posturas internacionales con los intereses económicos y sociales de las partes involucradas.
  • Conocer y describir las principales tecnologías destinadas a la captura de emisiones de CO2, en uso y emergentes, susceptibles de ser aplicadas en instalaciones industriales intensivas en el consumo de energía.
  • Conocer las alternativas de transporte, almacenamiento permanente y usos del CO2.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El conocimiento de los procesos de combustión es esencial para determinar la eficiencia energética de procesos industriales y de generación termoeléctrica, así como los impactos ambientales ocasionados por lo que se refiere a emisiones gaseosas contaminantes. La sinergia entre combustibles de diferentes características también depende del comportamiento de los mismos durante el proceso de combustión. Asimismo, se produce una conexión con las materias fundamentales de este campo (termodinámica, transferencia de calor), con lo que se proporciona una visión amplia, tanto teórica como práctica, del campo de estudio.

Las tecnologías de captura de CO2 constituyen una solución emergente para mitigar el efecto invernadero, tal y como han señalado el IPCC y la Agencia Internacional de la Energía. Los conocimientos adquiridos en esta asignatura son le darán al estudiante una perspectiva completa del asunto, que puede serle de ayuda a la hora de incorporarse a equipos de investigación o empresas de I+D que trabajen directamente en estos temas.

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

El estudiante dispondrá de los siguientes métodos de evaluación:

Evaluación Continua 

Con el fin de incentivar el trabajo continuado a lo largo del periodo docente, se realizarán actividades distribuidas a lo largo del cuatrimestre, consistentes en la resolución de varios problemas prácticos relacionados con los contenidos de la asignatura.

Se calificarán de 0 a 10 puntos. Todas las entregas tendrán el mismo peso en la nota final. Para superar las prácticas se exigirá una nota promedio mínima de 5 puntos. En caso de no superar esta nota, el estudiante podrá acudir a un examen final, en las convocatorias ordinarias de evaluación de la asignatura. 

El peso de la evaluación de las prácticas será de un 40% de la nota total.

El peso de la evaluación del examen, consistente en un test de los contenidos teórico-prácticos vistos durante el curso (calificación de 0 a 10 puntos y nota mínima de 5 puntos), será de un 60% de la nota total para aquellos alumnos que hayan superado las prácticas. 

Evaluación Global

Consistente en un test de los contenidos teórico-prácticos vistos durante el curso.

Calificación de 0 a 10 puntos. Para superar el examen se exigirá una nota mínima de 5 puntos.

El peso de la evaluación del examen será de un 100% de la nota total. 

Esta evaluación global está disponible en las dos convocatorias de la asignatura.

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 las sesiones de teoría y las sesiones prácticas.

En las sesiones de teoría se explican los conceptos básicos y se relacionan con las características técnicas de los procesos, utilizando ejercicios cortos que se resuelven en la pizarra, sirviendo de apoyo para fijar la comprensión de los temas. En ambos casos la metodología son clases magistrales.

En las sesiones de prácticas se analizarán distintos aspectos de la reducción de emisiones de SO2, NOx y CO2, y de las técnicas a adoptar para la reducción de su emisión a la atmósfera.

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 (20 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 (5 horas): realización de ejercicios prácticos con todos los alumnos de la asignatura.
  • A03 Prácticas de laboratorio (5 horas): realización de ejercicios prácticos en grupos reducidos de alumnos de la asignatura.
  • A07 Estudio (40 horas).
  • A08 Pruebas de evaluación (5 horas).

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

4.3. Programa

Temario de la asignatura:

1) Formación y control de emisiones gaseosas en procesos industriales.

2) Cambio climático: estrategia internacional.

3) Tecnologías de captura del CO2.

  •      3.1)  Oxicombustión.
  •      3.2)  Captura en postcombustión.
  •      3.3)  Captura en precombustión.

4) Almacenamiento y usos del CO2.

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

Calendario de sesiones y presentación de trabajos

El primer día de clase se informará del calendario y la planificación de acuerdo al programa mostrado en el punto anterior.

Febrero - Comienzo Asignatura y primera Entrega de Casos Prácticos.

Marzo - Segunda Entrega de Casos Prácticos.

Junio - Primera Convocatoria de Examen Final.

Julio - Segunda Convocatoria de Examen Final.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=66369