Descripción y contextualización de la asignatura

Modelado Dinámico de Fuentes de Generación Distribuida (FGD) es una de las 15 asignaturas obligatorias de este Máster, y se centra principalmente en uno de los objetivos del Máster (mencionado en la web del máster), la formación de los estudiantes en técnicas y metodologías relacionadas con el modelado y el control. Asignaturas como Modelado y control de parques de generación renovable y participación en servicios auxiliares, Modelado y control de sistemas de almacenamiento y convertidores asociados y Modelado y control de aerogeneradores, completan la consecución de este objetivo.

La generación distribuida, también llamada generación in situ o generación descentralizada, es el término para la generación de electricidad a partir de fuentes (principalmente fuentes renovables) que están cerca del punto de consumo, a diferencia de las fuentes de generación centralizadas, como las grandes centrales eléctricas propiedad de las empresas del sector eléctrico.

En la integración de las FGD en una red se producen varios problemas técnicos y económicos. Los problemas técnicos surgen en las áreas de calidad de la energía, estabilidad de la tensión, armónicos, fiabilidad, protección y control. Para hacer frente a todos estos problemas, es fundamental un buen conocimiento y modelado de las FGD para su posterior gestión y control.

Estos problemas se analizan previamente en detalle en diferentes asignaturas del primer semestre del Máster como Introducción a las Smartgrids, Gestión y Control de Smartgrids y Microrredes y Operación y Control de Redes. Los conocimientos adquiridos en estas asignaturas son un buen punto de partida.

En esta asignatura se estudiarán algunos de las FGD más comunes con el fin de desarrollar los modelos que permitan estudiar el comportamiento de las mismas bajo situaciones dinámicas.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

Desarrollar tareas grupales sobre modelos de fuentes de generación distribuida utilizando el inglés como lengua vehicular.

Desarrollar modelos dinámicos de fuentes de generación distribuida utilizando software o lenguajes de programación adecuados.

Llevar a cabo experimentos prácticos de laboratorio en grupo con componentes del mundo real o a escala de fuentes de generación distribuida.

Aplicar estrategias de control sencillas a modelos dinámicos de fuentes de generación distribuida.

Analizar artículos científicos sobre modelización y control de fuentes de generación distribuida.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

SISTEMA DE EVALUACIÓN CONTINUA:

La evaluación es de tipo continua. Es por eso que es obligatorio estar presente en clase. La asignatura se evalúa principalmente a partir de 4 actividades diferentes, según la siguiente ponderación:

Preparación de las sesiones de aula invertida: 10%

Ejercicios individuales y casos prácticos durante el curso: 30%

Informes de prácticas de laboratorio aplicadas: 20%

Examen final: 40%

Con el fin de potenciar el aprendizaje de los conocimientos teóricos, algunas de las clases magistrales se prepararan con sesiones de aula invertida, donde los alumnos se implicarán más activamente en la adquisición de conocimientos teóricos. A partir del material didáctico proporcionado por el profesor (documentos, vídeos, páginas web, etc), será el alumno quien comience a aprender por sí mismo previamente a las clases magistrales de cada tema.

Durante el curso, los alumnos deberán resolver ejercicios propuestos, casos prácticos y realizar informes escritos. Esto permitirá un seguimiento del proceso de aprendizaje de los alumnos y una evaluación continua. Los alumnos que no presenten los ejercicios, casos prácticos e informes serán evaluados con un cero en estas actividades.

El examen de la convocatoria ordinaria supondrá el 40% de la nota final. Para poder hacer la media de la asignatura con las partes restantes, será obligatorio obtener un mínimo de 4 en este examen.

Renunciar a presentarse: no presentarse al examen final en la convocatoria ordinaria implicará la renuncia a dicho convocatoria. En este caso, la calificación será "No Presentado/a".

Se requiere una nota mínima de 5 para aprobar la asignatura.



SISTEMA DE EVALUACIÓN FINAL:

De acuerdo con el Capítulo II, artículo 8 del Reglamento de Evaluación que regula la evaluación de los estudiantes en las titulaciones oficiales, los estudiantes tendrán derecho a ser evaluados mediante el SISTEMA DE EVALUACIÓN FINAL, independientemente de que hayan participado o no en el SISTEMA DE EVALUACIÓN CONTINUA. Para ello, los estudiantes interesados deberán presentar una renuncia por escrito a la evaluación continua al profesor responsable de la asignatura a más tardar 3 SEMANAS ANTES DE LA FECHA DEL EXAMEN FINAL. En este caso, el alumno será evaluado con un único examen final. Esta prueba de evaluación final consistirá en UN EXAMEN ORAL relacionado con las competencias que los alumnos tienen que adquirir en la asignatura.



RENUNCIA

Renunciar a presentarse: no presentarse al examen final en la convocatoria ordinaria implicará la renuncia a dicha convocatoria. En este caso, la calificación será "No presentado/a".

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

El criterio y ponderación de esta convocatoria será el mismo que el de la convocatoria ordinaria.

RENUNCIA

Renunciar a presentarse: no presentarse al examen final en la convocatoria extraordinaria implicará la renuncia a dicha convocatoria. En este caso, la calificación será "No Presentado/a".

Temario

Tema 1. Modelado dinámico, ensayos simulados y experimentales de pilas de combustible. (8 h)

Introducción. Sistemas de pilas de combustible. Principios de funcionamiento de las pilas de combustible. Conexión en serie. Tipos de pilas de combustible. Energía y FEM de la pila de combustible de hidrógeno. Eficacia. Ecuación de Nernst. Voltaje operacional de la pila de combustible. Pila de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEMFC). Pila de combustible de óxido sólido. Modelo dinámico de la PEMFC y SOFC.

Tema 2. Modelado dinámico, ensayos simulados y experimentales de paneles fotovoltaicos. (7 h)

Introducción. Recurso Solar. Introducción a los sistemas fotovoltaicos. Jerarquía de sistemas fotovoltaicos: celda, módulo, panel. Obtención de parámetros para el modelado de la celda fotovoltaica. Modelado de sistemas fotovoltaicos. Almacenamiento de energía: batería de plomo-ácido, controladores de carga, MPPT, modelo dinámico de batería.

Tema 3. Modelado dinámico y ensayos simulados de sistemas de conversión de energía marina. (7 h)

Introducción: Tipos de conversión de energía. Principios de la energía undimotriz. Tecnologías de Energía Undimotriz: diferentes clasificaciones. Cadena de conversión de energía. Modelado dinámico de WECs: Dominio de la frecuencia, Dominio del tiempo.

Tema 4. Modelado dinámico y ensayos simulados de sistemas de microcentrales hidroeléctricas. (5 h)

Introducción. Sistemas de energía micro-hidroeléctrica. Componentes del sistema. Tipos de turbinas. Generador eléctrico. Modelado de diferentes componentes. Regulación y operación.

Tema 5. Modelado dinámico y pruebas simuladas del grupo de alternadores de combustión interna. (3 h)

Introducción. Microturbinas de gas. Motores alternativos de combustión interna (RICE). Modelado del sistema de encendido por chispa.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Documentación de la asignatura: https://egela.ehu.eus/login/index.php

Bibliografía básica

R.A. Messenger, A. Abtahi. Photovoltaic Systems Engineering CRC Press New York 2017.

G. Petrone, C.A. Ramos-Paja, G. Spaguolo. Photovoltaic Systms Modeling. John Wiley 2017.

J. Larminie, A. Dicks. Fuel Cell Systems Explained. John Wiley 2003.

H. Nehrir, C. Wang. Modeling and Control of Fuel Cells: Distributed Generation Applications. John Wiley 2009.

A. Pecher, J.P. Kofoed. Handbook of Ocean Wave Energy. Springer 2017

M. Folley. Numerical modeling of Wave Energy Converters. Elsevier 2016

Bibliografía de profundización

T. Markvart, L. Castañer. Practical handbook of photovoltaics: fundamentals and applications. Ed. Elsevier, Oxford: 2003.







L. Castañer, S. Silvestre. Modelling Photovoltaic Systems using Pspice. Ed. John Wiley & sons, Ltd, Chichester: 2002.







G. D.J. Harper. Fuel cell projects for the evil genius. Ed. Mc Graw Hill, New York: 2008.







K. Z. Yao et. al. A review of mathematical models for hydrogen and direct methanol polymer electrolyte membrane fuel cells. Fuel Cells, vol. 4, no. 1-2, pp. 3-29, Weinheim: 2004.







RETScreen International (Clean energy decision support centre). Small hydro project analisys chapter. Minister od Natural Resources of Canada: 2001-2004.







H. Fang et al. Basic Modeling and Simulation Tool for Analysis of Hydraulic Transients in Hydroelectric Power Plants. Trans. on energy Conversion, vol 23, no 3, pp. 834-841, 2008.







C. Li, J. Zhou. Parameters identification of hydraulic turbine governing system using improved gravitational search algorithm. Energy Conversion and Management, vol. 52, pp. 374-381, 2011.







D. Andrews. National Grid's use of emergency diesel standby generators in dealing with grid intermittency, Open Iniversity Conference on Intermittency, 2006.







Falnes J. A review of wave-energy extraction. Marine Structures, 2007







Cummins, WE. The Impulse Response Function and Ship Motions. Schiffstechnik, vol 9, pp. 101-109, 1962.

Revistas

Renewable Energy (Elsevier)



Applied Energy (Elsevier)



Photovoltaics Bulletin (Elsevier)



Fuel Cells Bulletin (Elsevier)



IEEE Journal of Photovoltaics



IET Renewable Power Generation



IEEE Transactions on Energy Conversion



IEEE Transactions on Industrial Electronics

Enlaces

https://www.energy.gov/eere/fuelcells/fuel-cells



https://www.nrel.gov/



https://www.renewableenergyworld.com/hydrogen/tech.html



https://www.fuelcellenergy.com/



https://www.energy.gov/eere/solar/articles/solar-photovoltaic-system-design-basics



https://www.renewableenergyworld.com/solar-energy/tech/solarpv.html



https://energyeducation.ca/encyclopedia/Photovoltaic_system



https://science.nasa.gov/researchers



https://www.energy.gov/energysaver/buying-and-making-electricity/microhydropower-systems



https://www.backwoodssolar.com/products/microhydro-power



https://www.wbdg.org/resources/microturbines



https://www.intechopen.com/books/progress-in-gas-turbine-performance/micro-gas-turbine-engine-a-review



https://www.hydro.org/waterpower/marine-energy/



http://www.emec.org.uk/marine-energy/



https://www.modelica.org/



https://modelica.org/publications



https://www.openmodelica.org/



https://mbe.modelica.university/