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Academic Year/course: 2023/24

636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency

66370 - Solar Thermal Power Plants


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
66370 - Solar Thermal 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

This subject provides an introduction to concentrating solar power plants and offers the following general contents:

    • Current global status
    • Particularities of the subsystems: thermal collectors, power system and storage systems.
    • Basic technical calculations
    • Financial analysis and comparison with PV power

These approaches and objectives are aligned with some of the Sustainable Development Goals, SDGs, of the 2030 Agenda(https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) and certain specific targets, so that the acquisition of the learning results of the subject provides training and competence to the student to contribute to some extent to their achievement:

Goal 7: Affordable and Non-polluting Energy. Objective 7.1. By 2030, ensure universal access to affordable, reliable and modern energy services. Objective 7.2. By 2030, significantly increase the share of renewable energy in the energy mix. Objective 7.3. Double the global rate of energy efficiency improvement by 2030

Goal 9: Industry Innovation and infrastructure. Objective 9.5. Enhance scientific research and improve the technological capabilities of industrial sectors in all countries, in particular developing countries, 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 expenditures on research and development.

Goal 13: Climate Action. Objective 13.3 Improve education, awareness and human and institutional capacity for climate change mitigation, adaptation, adapting to its effects and early warning.

2. Learning results

  • To learn about the global situation and prospects of concentrating solar thermal power.
  • To learn about the different types of solar power plants and the details of the concentration-absorption, power and storage subsystems.
  • To learn about industrial solar heat production techniques.
  • To know the basics of solar field calculation, thermal energy storage and steam power cycles.
  • To know the sources of financial information relevant to renewable energy facilities (electricity markets and CAPEX of equipment and facilities from government agencies and consulting firms).

3. Syllabus

THEORY

1.Introduction to solar thermal power plants. History, current situation and general types. Basic operating equations.

Description of power plants: solar field, power systems, thermal storage systems.

2. Parabolic trough power plants. Steam cycle power plants. Hybridization with CCTG (ISC)

3. Solar tower power plants and heliostat field. Saturated steam, superheated steam and molten salt plants.

4. Fresnel concentrator power plants. 

5. Other types abandoned or under development. Tower with reflection to the ground. Steerable parabolic dishes and Stirling motors. Solar furnaces. Solar chimney.

PRACTICES

Power plant calculations.

Solar data. PVGIS database. Value selection and transformation. Electricity market data. Reliable sources of financial data on the Internet. 

4. Academic activities

  • A01 Master class (22.5 hours): presentation of contents by the teaching staff or external experts to all students of the subject.
  • A03 Laboratory practice (7.5 hours): practical exercises in small groups of students of the subject.
  • A05 Practical application or research work (13 hours).
  • A07 Study (30 hours).
  • A08 Assessment tests (2 hours).

5. Assessment system

Continuous assessment:

A group work will be carried out on the sizing and technical and financial performance of a solar thermal power plant. This will be graded on a 30% of the final grade. A grade higher than 4/10 is requested to pass this part.

Each student will be tested by performing data or procedural variations on the work done in the group. The exam will be worth 70% of the final grade. A grade higher than 4/10 is requested to pass this part.

Global assessment:

A review on sizing and thermal and financial performance of a solar thermal power plant.

The exam in the extraordinary call will be a global test during the period established for this purpose.

 


Curso Académico: 2023/24

636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética

66370 - Plantas termosolares


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
66370 - Plantas termosolares
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 se realiza una introducción a las plantas de potencia de concentración solar, con los siguientes contenidos generales:

    • Estado actual mundial
    • Particularidades de los subsistemas: colectores térmicos, sistema de potencia y sistemas de almacenamiento.
    • Cálculos técnicos básicos
    • Análisis financiero y comparación con potencia PV

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

2. Resultados de aprendizaje

  • Conoce la situación mundial y perspectivas de la energía termosolar de concentración.
  • Conoce los distintos tipos de centrales eléctricas solares y el detalle de los subsistemas de concentración-absorción, potencia y almacenamiento.
  • Conoce las técnicas de producción de calor solar industrial.
  • Conoce los aspectos básicos del cálculo de campos solares, almacenamiento de energía térmica y ciclos de potencia de vapor.
  • Conoce las fuentes de información financiera relevantes a las instalaciones energéticas renovables (mercados eléctricos y CAPEX de equipos e instalaciones de agencias gubernamentales y consultoras).

3. Programa de la asignatura

TEORÍA

1.Introducción a las centrales termosolares. Historia, situación actual y tipos generales. Ecuaciones básicas de funcionamiento.

Descriptiva de centrales: campo solar, sistemas de potencia, sistemas de almacenamiento térmico.

2. Centrales de canal parabólico. Centrales de ciclo de vapor. Hibridación con CCTG (ISC)

3. Centrales de torre solar y campo de heliostatos. Centrales de vapor saturado, vapor sobrecalentado y sales fundidas.

4. Centrales de concentrador Fresnel. 

5. Otros tipos abandonados o en desarrollo. Torre con reflexión al suelo. Platos parabólicos orientables y motores Stirling. Hornos solares. Chimenea solar.

PRÁCTICAS

Cálculos de centrales.

Datos solares. Base de datos PVGIS. Selección y transformación de valores. Datos sobre mercado eléctrico. Fuentes de datos financieros fiables en Internet. 

4. Actividades académicas

  • A01 Clase magistral (22.5 horas): exposición de contenidos por parte del profesorado o de expertos externos a todos los alumnos de la asignatura.
  • A03 Prácticas de laboratorio (7.5 horas): realización de ejercicios prácticos en grupos reducidos de alumnos de la asignatura.
  • A05 Trabajos de aplicación o investigación prácticos (13 horas).
  • A07 Estudio (30 horas).
  • A08 Pruebas de evaluación (2 horas).

5. Sistema de evaluación

Evaluación continua:

Se llevará a cabo un trabajo por grupos sobre dimensionamiento y rendimiento técnico y financiero de una central termosolar. Este se puntuará sobre un 30 % de la nota final, siendo necesaria una nota superior a 4/10

Cada estudiante se examinará realizando variaciones de datos o de procedimiento sobre el trabajo realizado en el grupo. El examen puntuará un 70 %  de la nota final, siendo necesaria una nota superior a 4/10

Evaluación global:

Un examen sobre dimensionamiento y rendimiento térmico y financiero de una central termosolar.

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