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Academic Year/course: 2022/23

636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency

66372 - Photovoltaic power systems


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
66372 - Photovoltaic power systems
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 aims of this subject are:

  • Show the student basic knowledge about the use of electrical energy, as well as the use of electrical and electronic devices in industrial applications.
  • Identify and distinguish the different types of power converters, as well as their modes of operation and control.
  • Understand the basic operation and limitations of the circuits presented.
  • Qualitatively and quantitatively analyze electrical power circuits. Present a set of commonly used elementary circuit blocks

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 the Learning outcomes of the subject provides training and competence to the student to contribute to a certain 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, significantly increase the share of renewable energy in the energy mix

Target 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 fostering innovation and significantly increasing, by 2030, the number of people working in research and development per million inhabitants and public and private sector spending on research and development

1.2. Context and importance of this course in the degree

The course provides knowledge to analyze, develop and design power systems used in industry; especially regarding electronic power systems intended for use with renewable energy sources.

1.3. Recommendations to take this course

To carry out this module, you need advanced knowledge of electrical engineering, electronics, control and electrical machines (level of industrial technical engineer, electrical branch or industrial and automatic electronics).

2. Learning goals

2.1. Competences

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


Specific Competences:

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

CE2.- Develop and execute renewable energy projects.

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

CE10.- Plan solar exploitation systems (thermal and electrical).

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

General Competences:

CG2.- Carry out research, development and innovation in products, processes and methods concerning renewable energies.

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

2.2. Learning goals

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

  • Identify and distinguish the different types of power converters, as well as their modes of operation and control.
  • Know the methodologies and tools for the simulation of converters applied to photovoltaic systems.
  • Apply the knowledge acquired in the control and conversion of power systems.
  • Being able to explain the fundamental problems of high power electronic conversion.

2.3. Importance of learning goals

The Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency is an introductory master's degree in research. The focus of the program is technological and it is intended that students are able to develop knowledge of technologies and design skills, as well as the most appropriate use of energy resources.

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

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 final written and individual exam with various theoretical-practical questions and problems in which they can 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 teaching period of the subject by completing different exercises:

  • Small theoretical-practical tests of the basic concepts of each topic.
  • Carrying out and commenting on laboratory practices.
  • Realization and discussion of practical cases.
  • Development of different teaching activities.
  • Supervised works of introduction to research.

This option can only be selected in the first call (ordinary option). Students who present themselves in the second call (extraordinary option) must be evaluated using option 1.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives. During the theory sessions the basic concepts are explained. Exercises and applied problems are also developed in the classroom blackboard. Their purpose is to improve understanding of the different concepts. The methodology is based on the development of academic activities and tasks as concept-tests, theory pills, challenge problem, simulation software, among others.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 

  • Theory and practice sessions. Lectures with problem sessions and cases of actual application. Student participation through questions and brief discussions is encouraged.
  • Practice sessions. The student will have the instructions of the laboratory practice, previously provided at the start of the session. The teacher provides the information necessary for its development and implementation.
  • Supervised tasks. The teacher presents students with the solution to a set of problems and real cases related to different topics. These academic tasks are related to the course contents.
  • Autonomous work. Its purpose is to encourage the continued study of the student, so the different academic activities are distributed throughout the semester.
  • Evaluation tests. The different evaluation activities are used to check the degree of compression and assimilation of knowledge. Its purpose is to determine the skills, abilities and competences acquired by the student.
  • Tutorials. Hours for student guidance, identification of learning problems, orientation in the course, review exercises and assignments, etc.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Theory sessions

Topic 0.- Introduction.
Topic 1.- Photovoltaic Systems. Modelling and Simulation.
Topic 2.- Dimensioning and Control Models.
Topic 3.- Architectures and Topologies of DCDC Converters in Photovoltaic Systems.
Topic 4.- Generalities and Converter Applications.

Practice sessions

  • a. Introduction to the use of commercial simulation software for devices and topologies in permanent and transient mode. Solving some basic examples.
  • b. Introduction of commercial simulation software to estimate losses on different devices. Application Examples.

4.4. Course planning and calendar

Theory and problems are taught together with the practice sessions according to the schedule established by the School.

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

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=66341


Curso Académico: 2022/23

636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética

66372 - Photovoltaic power systems


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
66372 - Photovoltaic power systems
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

Los objetivos de esta asignatura son los siguientes:

  • Mostrar al estudiante conocimientos básicos sobre la utilización de la energía eléctrica, así como el empleo de dispositivos eléctricos y electrónicos en aplicaciones industriales.
  • Identificar y distinguir los distintos tipos de convertidores de potencia, así como sus modos de operación y control.
  • Entender el funcionamiento básico y limitaciones de los circuitos presentados.
  • Analizar cualitativa y cuantitativamente circuitos eléctricos de potencia. Presentar un conjunto de bloques circuitales elementales de uso común.

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 proporciona conocimientos para analizar, desarrollar y diseñar sistemas de potencia empleados en la industria; especialmente en lo referente a sistemas electrónicos de potencia destinados a su utilización con fuentes de energías renovables.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

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

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

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

COMPETENCIAS GENERALES . 

CG2.- Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos en relación con las energías renovables.  

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

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

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

CE2.- Desarrollar y ejecutar proyectos de energías renovables.  

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

CE10.- Planificar sistemas de aprovechamiento solar (térmico y eléctrico).

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...

Identificar y distinguir los distintos tipos de convertidores de potencia, así como sus modos de operación y control.

Conocer las metodologías y herramientas para la simulación de convertidores aplicados a sistemas fotovoltaicos.

Conocer el análisis funcional de las principales arquitecturas de convertidores.

Aplicar los conocimientos adquiridos en el control y conversión de los sistemas de potencia.

Ser capaz de explicar los problemas fundamentales de la conversión electrónica de alta potencia.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El Máster de Energías Renovables y Eficiencia Energética es un máster de introducción a la investigación. El enfoque del programa es tecnológico y se pretende que los estudiantes sean capaces de desarrollar conocimiento de las tecnologías y habilidades de diseño, así como el uso más adecuado de los recursos energéticos.

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 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-prácticos de los conceptos básicos de cada tema.

- Realización y comentario de las prácticas.

- Realización y discusión de casos prácticos.

- Desarrollo de diferentes actividades docentes.

- Trabajos tutelados de introducción a la investigación.

Esta opción sólo puede seleccionarse en la primera convocatoria (convocatoria ordinaria). Los alumnos que se presenten en la segunda convocatoria (convocatoria extraordinaria) deberán evaluarse mediante la opción 1.

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:

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 conceptos. En ambos casos la metodología son clases magistrales y seminarios.

En las sesiones prácticas se combinan los experimentos con sesiones de ordenador en la que se estudian casos prácticos más complejos que los presentados en la pizarra, donde es necesaria para su resolución cierta potencia de cálculo.

También se incluyen varios trabajos de asignatura donde los estudiantes pueden profundizar en la materia y poner en práctica los conocimientos adquiridos.

4.2. Actividades de aprendizaje

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

1. 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.

2. Sesiones Prácticas.

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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Tutoría.

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

4.3. Programa

La asignatura está dividida en diferentes partes, cuyos contenidos se detallan a continuación.

0.- Introducción.

1.- Sistemas Fotovoltaicos. Modelado y Simulación.

2.- Dimensionamiento y Modelos de Control.

3.- Arquitecturas y Topologías de Convertidores DCDC en Sistemas Fotovoltaicos.

4.- Generalidades y Aplicaciones de Convertidores.

Parte práctica:

a.- Introducción al manejo de programas comerciales de simulación de dispositivos y topologías en régimen permanente y transitorios. Resolución de ejemplos básicos.

b.- Introducción de software comercial de simulación para la estimación de pérdidas en los elementos. Resolución de ejemplos.

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

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las clases teórico-prácticas y las sesiones de prácticas se imparten según el horario establecido por el centro y es publicado con anterioridad a la fecha de comienzo del curso.

Cada profesor informará de su horario de atención de tutoría.

El resto de actividades se planificará en función del número de alumnos y se dará a conocer con la suficiente antelación.

La asignatura se imparte en el segundo cuatrimestre.  Al comienzo del cuatrimestre, el profesor informará de la planificación de las actividades docentes y las fechas clave de entrega de ejercicios y de la realización de la prueba final de la asignatura.

Para fechas sobre comienzo de curso y convocatorias de examen, consultar https://eina.unizar.es/

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=66341