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Academic Year/course: 2023/24

636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency

66368 - Advanced biomass energy


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
66368 - Advanced biomass energy
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

This specialization subject provides the necessary basis for a high-level scientific-technical approach to the design of equipment and processes for the energetic use of biomass in combustion, gasification, pyrolysis and, in general, thermochemical processes. To this end, the following principles are explained in detail:

  • Chemical thermodynamics, mass and energy balances and chemical equilibrium.
  • Kinetics of reactions.
  • Analysis and simple reactor models.

These approaches and objectives are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030(https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) and certain specific targets, such that the acquisition of the learning results of the subject will contribute to some extent to the achievement of Objectives 7.1, 7.2 and 7.3 of Goal 7, and Objective 9.5 of Goal 9.

2. Learning results

  • To be able to perform detailed calculations of mass balance, energy balance and chemical equilibrium of dry biomass thermochemical treatment plants (combustion, gasification, pyrolysis).
  • To know the general principles of chemical kinetics applied to thermochemistry (combustion and gasification).
  • To be able to learn advanced models of combustion, gasification, pyrolysis, chemical and biochemical transformation of biomass.
  • To know in detail the design principles of common equipment, such as combustors, gasifiers, pyrolyzers, digesters and in general solid-liquid or solid-gas chemical reactors for biomass.
  • To know the current configuration and design practices of biomass power plants.

3. Syllabus

TOPIC 1: Introduction - review. Biomass energy applications: pre-treatments, thermochemical processes, biochemical processes and biofuels.
TOPIC 2: Grates, fluidized beds and other biomass combustion systems
TOPIC 3: Introduction to combustion theory. Chemical thermodynamics. Mass and energy balances
TOPIC 4: Chemical thermodynamics II. Reaction enthalpies and chemical equilibrium
TOPIC 5: Biomass gasification. Reactions, processes and equipment
TOPIC 6: Pyrolysis of biomass and other thermochemical processes
TOPIC 7: Introduction to chemical kinetics. Elemental reactor models.

4. Academic activities

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

  • Participative master class (22 hours): Presentation of the fundamental contents of the subject by the faculty or external experts, with a practical orientation towards the design of thermochemical processes.
  • Laboratory practice (7 hours): Practical application of the concepts developed in the theory  and problem classes by means of practical computer work.
  • Teaching assignments (13 hours): Expansion of the work developed in the laboratory practices to help the student consolidate and put into practice the fundamental aspects in the modelling and design of thermochemical processes.
  • Study and personal work (30 hours)
  • Assessment tests (3 hours)

The hours indicated are only illustrative and will be adjusted depending on the academic calendar.

5. Assessment system

The student must demonstrate achievement of the intended learning results through the following assessment activities:

Application of theoretical principles and engineering practice to the analysis and design of biomass energy systems, by means of specific works (4 to 6) that will be proposed within the hours of laboratory practices and will be solved and extended as teaching works of the subject.

2. An exam based on the work done during the subject will be scheduled within the exam period.

The final grade will be calculated by weighting the paper grades and the exam grade according to the weights shown in option 1 of the following table. Students who do not complete all the proposed assignments, do not pass them (grade < 5) or would like to improve their grade will be evaluated by option 2.

 

Option 1

Option 2

Requirements

Papers: YES (and grade >5)

Papers: NO (or grade <5)

Exam

25%

100%

Papers

75%

 

 

An overall grade equal to or higher than 5 is required to pass the subject.

In option 1 it is necessary to obtain a minimum grade higher than 4 in the exam in order to average with the paper and pass the subject.


Curso Académico: 2023/24

636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética

66368 - Ampliación de energía de la biomasa


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
66368 - Ampliación de energía de la biomasa
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 de la asignatura

En esta asignatura de especialización se ponen las bases necesarias para una aproximación científico-técnica de nivel al diseño de los equipos y procesos para el aprovechamiento energético de la biomasa en equipos de combustión, gasificación, pirólisis, y en general procesos termoquímicos. A tal efecto, se explican en detalle los principios de:

  • Termodinámica química, balances de masa y energía y equilibrio químico.
  • Cinética de reacciones.
  • Análisis y modelos sencillos de reactores.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura contribuirá en cierta medida al logro de las metas 7.1, 7.2 y 7.3 del Objetivo 7, y de la meta 9.5 del Objetivo 9.

2. Resultados de aprendizaje

  • Realizar cálculos detallados de balance de masa, balance de energía y equilibrio químico de instalaciones de tratamiento termoquímico de la biomasa seca (combustión, gasificación, pirólisis).
  • Conocer los principios generales de la cinética química aplicada a la termoquímica (combustión y gasificación).
  • Estar en disposición de iniciarse a los modelos avanzados de procesos de combustión, gasificación, pirólisis, y transformación química y bioquímica de biomasa.
  • Conocer detalladamente los principios de diseño de equipos corrientes, como combustores, gasificadores, pirolizadores, digestores y en general reactores químicos sólido –líquido o sólido –gas para biomasa.
  • Conocer la configuración y prácticas de diseño actuales de plantas de energía de la biomasa.

3. Programa de la asignatura

TEMA 1: Introducción-repaso. Aplicaciones energéticas de la biomasa: pretratamientos, procesos termoquímicos, procesos bioquímicos y biocombustibles.
TEMA 2: Parrillas, lechos fluidos y otros sistemas de combustión de biomasa
TEMA 3: Introducción a la teoría de combustión. Termodinámica química. Balances de masa y energía
TEMA 4: Termodinámica química II. Entalpías de reacción y equilibrio químico
TEMA 5: Gasificación de biomasa. Reacciones, procesos y equipos
TEMA 6: Pirólisis de biomasa y otros procesos termoquímicos
TEMA 7: Introducción a la cinética química. Modelos de reactores elementales.

4. Actividades académicas

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:

  • Clase magistral participativa (22 horas): Exposición de los contenidos fundamentales de la materia por parte del profesorado o de expertos externos, con una orientación práctica hacia el diseño de procesos termoquímicos.
  • Prácticas de laboratorio (7 horas): Aplicación práctica de los conceptos desarrollados en las clases de teoría y problemas mediante la realización de trabajos prácticos con ordenador.
  • Trabajos docentes (13 horas): Ampliación de los trabajos desarrollados en las prácticas de laboratorio con el objetivo de que el estudiante consolide y ponga en práctica los aspectos fundamentales en la modelización y diseño de procesos termoquímicos.
  • Estudio y trabajo personal (30 horas)
  • Pruebas de evaluación (3 horas)

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

5. Sistema de evaluación

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

1. Aplicación de los principios teóricos y de práctica de ingeniería al análisis y diseño de sistemas de energía de la biomasa, mediante trabajos específicos (4 a 6) que se plantearán dentro de las horas de prácticas de laboratorio y se resolverán y ampliarán como trabajos docentes de la asignatura.

2. Dentro del periodo de exámenes se programará un examen basado en los trabajos realizados durante el curso.

La nota final se calculará mediante la ponderación de las notas de los trabajos y la nota del examen según los pesos que se muestra en la opción 1 de la siguiente tabla. El estudiante que no realice todos los trabajos propuestos, no los supere (nota < 5) o que quisiera mejorar su calificación será evaluado mediante la opción 2.

  Opción 1 Opción 2
Condiciones Trabajos: SI (y nota >5) Trabajos: NO (o nota <5)
Examen 25% 100%
Trabajos 75% ---

La asignatura se aprueba con una nota global igual o superior a 5.

En la opción 1 de evaluación es necesario obtener una nota mínima superior a 4 en el examen para poder promediar con los trabajos y aprobar la asignatura.