VII CONGRESO IBERICO DE ENERGÍA SOLAR

VII CONGRESO IBERICO DE ENERGÍA SOLAR
Vigo, España, Mayo - Junio 1994
DESARROLLO DE LA DOCENCIA DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN LA UNED
Castro, M., R. Gómez *, M. García **, J. Peire, C. Sánchez ** y F. Yeves
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Control
* Departamento de Química Aplicada a la Ingeniería
** Departamento de Ingeniería Energética
Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales
Universidad Nacional de Educación a Distancia
Ciudad Universitaria, s/n - 28040 Madrid - ESPAÑA
Teléfonos: 3986476 / 3986490 - Fax: 3986028 - e-mail: [email protected]
RESUMEN
A continuación se enumeran y describen las distintas actividades encaminadas a la difusión y desarrollo de las
Energías Renovables existentes dentro de los distintos Departamentos que forman la Escuela Técnica Superior
de Ingenieros Industriales de la UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA, (UNED).
Igualmente, y debido a las características especiales existentes en esta Universidad (alumnos distribuidos a lo
largo de España y el Extranjero, no existencia de clases presenciales dentro del desarrollo normal del curso,
Centros Asociados distribuidos en los puntos geográficos de mayor concentración de alumnos), se remarcan de
forma especial los métodos y materiales utilizados para conseguir el máximo aprovechamiento de los distintos
cursos por parte del distinto tipo de alumnado existente.
ABSTRACT
This paper resumes and describes the activities performed inside the different Departments of the Engineering
School inside the Spanish Open University (UNED) allowing to spread and disseminate the development inside
the field of renewal energies. These activities are adapted to the special characteristics of the spanish open
university (the students are distributed along the spanish geography, and in many cases though some
international countries, there are not included in the courses classroom activities, and the presence near the
students of the Associated Centres where the students could assist to tutorial activities), and is remarked the
special methods and materials used in these courses trying to obtain the maximum results of the different
courses having in mind the different types of students.
KEYWORDS
Renewal Energy Open Course; Training for trainers in renewal energy; Renewal activities.
INTRODUCCION
En este artículo se describe el desarrollo de las Energías Renovables dentro de los distintos programas
curriculares existentes en la UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA, (UNED),
necesarios para la obtención del Título de Ingeniero Industrial, el Grado de Doctor Ingeniero Industrial, así
como dentro de los Programas de Formación del Profesorado y de Enseñanza Abierta.
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CURSOS Y PROGRAMAS EXISTENTES
Título de Ingeniero Industrial
Dentro de las materias a cursar por los alumnos para alcanzar el Título de Ingeniero Industrial, y dentro de la
especialidad de Técnicas Energéticas, existe una asignatura de Título "Nuevas Fuentes de Energía", en la cual
se cubre el temario de la Tabla 1, (Duffie, 1991).
Tabla 1. Temario de "Nuevas Fuentes de Energía"
NUEVAS FUENTES DE ENERGIA
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Radiación solar extraterrestre
Radiación solar en la superficie terrestre
Radiación solar: medidas, datos y cálculos
Temas seleccionados sobre la transmisión de calor
Características de radiación de los materiales opacos
Transmisión a través de medios opacos
Colectores de placa plana
Colectores de concentración
Almacenamiento de energía
Modelación de procesos solares
Calentamiento solar del agua
Calefacción solar
Refrigeración solar
Métodos adicionales para calefacción/refrigeración solar
Estanques, potencia y destilación solares
La existencia de esta única asignatura en una especialidad tradicional como es la de Técnicas Energéticas (no
existe ninguna asignatura dentro de las especialidades de Ingeniería Eléctrica ni Mecánica), indica claramente
el nivel de importancia e incidencia existente hasta este momento de las Energías Renovables.
Grado de Doctor Ingeniero Industrial
Durante el curso 1992/1993 se incluyó dentro del Programa de Doctorado "Sistemas de Ingeniería Eléctrica,
Electrónica y de Control", del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Control, la asignatura
"Aplicaciones Eléctricas de la Energía Solar", de carácter anual con una dedicación de seis créditos,
reduciéndose a carácter cuatrimestral con cuatro créditos en el curso 1993/1994.
Este Programa de Doctorado se caracteriza por la existencia de un reducido número de alumnos (aprox. 30 en
su totalidad), por lo que la existencia de 4 alumnos tanto en el curso 1992/1993 como en el actual curso
1993/1994 ha sido un número razonable de alumnos. El temario del curso se recoge en la Tabla 2.
Dentro de este curso, se realiza una Prueba de Evaluación Final de conocimientos adquiridos, así como un
Trabajo Final individual por parte del alumno, que en su mayoría consisten en diseños de prototipos de
sistemas solares (térmicos y fotovoltaicos) para entornos rurales o urbanos, (Castro, 1988; Duffie y Beckman,
1991; Falcone, 1986 y Lorenzo, 1992).
Programa de Formación del Profesorado
El Programa de Formación de Profesorado de la UNED se creó con el objetivo de atender las necesidades de
formación de los docentes de distintos niveles del sistema educativo español, mediante la modalidad de la
educación a distancia. Por lo tanto, no se ha de perder de vista que éste es uno de los objetivos que deben de
cumplir los cursos incluidos en este programa.
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Tabla 2. Temario de "Aplicaciones Eléctricas de la Energía Solar"
APLICACIONES ELECTRICAS DE LA ENERGIA SOLAR
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El sol y la irradiancia solar
Sistemas concentradores de radiación solar
Paneles y conversión fotovoltaica
Sistemas fotovoltaicos
Colectores planos y parabólicos
Sistemas térmicos de media temperatura
Receptores de energía solar concentrada
Sistemas térmicos de alta temperatura
Programas de simulación existentes
Educación Medioambiental. Recuperación y Reciclado de Residuos Domésticos. Este curso ha tenido gran
aceptación en su realización durante el curso 1992/1993. La matrícula ha llegado a alcanzar prácticamente el
límite de alumnos máximo previsto: 184 alumnos. De ellos, el 65 % son profesores en activo en distintos
niveles de la enseñanza primaria y secundaria (EGB, BUP, COU y FP), y un 25 % son licenciados en paro sin
empleo fijo, (realizan suplencias en la enseñanza, están en paro, etc.). El 10 % restante tiene actividades
diversas, (monitores de granjas infantiles, personas relacionadas con consejerías medioambientales
dependientes de la administración, trabajadores en empresas de gestión de residuos, y personas interesadas por
el tema en general). El curso se está repitiendo durante el curso 1993/1994.
Este curso de educación medioambiental se ha dirigido a profesores de todos los niveles de enseñanza, a
excepción de la universitaria, para que fuesen ellos los transmisores a la población infantil y juvenil de la
inquietud por la conservación de la naturaleza y sobre todo del control de la generación de residuos, al ser éste
uno de los factores que inciden en el deterioro del medio ambiente. De ellos, los correspondientes a los residuos
domésticos o sólidos urbanos (RSU) son los más inmediatos al individuo, por ser éste el principal productor aunque no el responsable de los mismos- como consecuencia de la actividad cotidiana.
El curso incide en la necesidad de la difusión de la educación medioambiental desde los primeros años de la
vida del individuo, pretendiendo conseguir dos objetivos fundamentales: el primero educar al niño en una
conducta correcta frente al medio, y el segundo la educación de los adultos a través de los niños, primeramente
en la familia y más ampliamente proyectando sus conocimientos sobre el resto de la población. Pretender que
un adulto modifique su conducta, si esto conlleva una pérdida del "bienestar alcanzado", es una misión
prácticamente imposible a menos que se le haga llegar de manera correcta al planteamiento del problema y las
soluciones existentes para resolverlo. Esta información pasa por una amplia educación medioambiental
mediante la cual se modificaría la actitud y el comportamiento a seguir del individuo.
El curso se limita exclusivamente a los residuos domésticos, programándose el mismo en dieciocho lecciones,
con una duración de siete meses. Se inicia presentando una visión general del problema, la situación actual y el
punto final al que se llegaría de seguirse manteniendo el comportamiento actual frente al medio. Seguidamente
se pasa a analizar la composición de los residuos, así como el proceso productivo de aquellos materiales
fabricados por el hombre, como son el papel, vidrio, plásticos e incluso metales. Se estudia a partir de las
materias primas (recursos), teniendo en cuenta las consideraciones energéticas y el impacto ambiental asociadas
al proceso en sí. A continuación se estudia, bajo las mismas consideraciones anteriores, el proceso de reciclado
de cada uno de los materiales. Todo este planteamiento va dirigido a obtener dos objetivos: el primero es el de
reducir el consumo para evitar la utilización abusiva de recursos que en la mayoría de los casos son
irrecuperables. El segundo objetivo consiste en intentar recuperar y reciclar aquellos elementos que ya tuvieron
un primer uso, y que mediante un tratamiento adecuado puedan tener una vida mayor. En la tabla 3 se incluye
el temario del curso.
Los alumnos han mostrado un gran interés por el curso y por las actividades programadas: seminarios, visitas a
centros de recuperación y reciclado, etc. Lo más sorprendente -y fruto de este interés- ha sido la calidad de los
trabajos de fin de curso, propuestos para finalizar la asignatura. Se han recibido más de 100, unos bibliográficos
y otros experimentales, basados en las vivencias y experiencias a lo largo del curso.
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Tabla 3. Temario de "Educación Medioambiental"
EDUCACION MEDIOMBIENTAL.
RECUPERACION Y RECICLADO DE RESIDUOS DOMESTICOS
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Introducción al curso. Problemática medioambiental de los residuos domésticos
Origen y clasificación de los residuos
Gestión de los residuos domésticos
Vertederos
Incineración
Recuperación y reciclaje
Materia orgánica
Compost a partir de basura
Fabricación del vidrio
Recuperación y reciclaje del vidrio
Fabricación del papel y cartón
Recuperación y reciclaje del papel y cartón
Fabricación de plásticos
Recuperación y reciclaje de plásticos
Cauchos Y Chatarra
Textiles, pilas y residuos voluminosos
Estrategias de actuación. Investigación. Información
Las Energías Renovables: Fundamentos y Campos de Aplicación. En el curso 1993/1994 se ha aumentado la
oferta docente en el campo de las energías renovables con la inclusión de un curso en el Programa de
Formación del Profesorado, impartido por el Departamento de Ingeniería Energética.
En los últimos años, y especialmente en la década de los ochenta, se ha conseguido fomentar el interés y
desarrollo de las tecnologías asociadas a algunas de las fuentes de energía renovable, consiguiéndose
importantes avances. Sin embargo, actualmente y de modo general, estas fuentes de energía no son
competitivas frente a las no renovables y seguramente no lo serán hasta bien avanzado el siglo próximo.
Asimismo, hay que tener presente que, a pesar de que se trata de un tema que suscita un gran interés y de que la
opinión pública está cada vez más sensibilizada con el problema de la energía y del deterioro del medio
ambiente, en general, la sociedad adolece de un gran desconocimiento sobre las posibilidades, desarrollo y uso
de las fuentes de energía renovable, siendo un grave inconveniente y freno en la potenciación y uso de las
mismas, tanto desde sectores privados como públicos.
Por todo ello se pensó en la inclusión de un curso sobre las fuentes de energía renovables en el Programa de
Formación del Profesorado, con la metodología de la enseñanza a distancia, podía representar una opción
interesante, porque con este curso se estaría contribuyendo a la comprensión y difusión de las fuentes de energía
renovables y sus aplicaciones, facilitando su estudio a todas aquellas personas que tuvieran interés en
introducirse o en ampliar sus conocimientos al respecto. De algún modo, por el tipo de enseñanza, quedaba
garantizada su difusión a nivel nacional, así como a todos los niveles de la sociedad. Además, se estaría
contribuyendo a la actualización y perfeccionamiento del profesorado en un tema que se encuentra en pleno
desarrollo, es de gran actualidad y presenta un gran interés científico y técnico. Así se cumpliría con uno de los
objetivos que se recogen en la Ley de Ordenación General del Sistema Educativo. Además, hay que señalar que
en la reforma de las enseñanzas medias, prevista en la LOGSE, se potencia, entre otros aspectos, el estudio de
las enseñanzas técnicas y del medio ambiente, contemplándose las fuentes de energía renovable en el programa
de diversas asignaturas, por lo que resulta atractivo para el colectivo de profesores de los niveles de Enseñanza
Secundaria Obligatoria y Bachilleratos Científico y Técnico.
El programa del curso se ha estructurado en cuatro Unidades Temáticas, junto con dos capítulos adicionales,
uno de introducción y otro de consideraciones finales. En cada uno de estas Unidades Temáticas se han
incluido aquellas fuentes de energía renovable con ciertas características o propiedades comunes, de forma que
se obtenga la máxima homogeneidad dentro de la Unidad Temática. En la tabla 4 se desglosa el contenido del
temario de la asignatura, (Considine, 1989).
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Tabla 4. Temario de "Las Energías Renovables"
LAS ENERGIAS RENOVABLES: FUNDAMENTOS Y CAMPOS DE APLICACION
Unidad Temática 0
INTRODUCCION: Fuentes de Energía
Unidad Temática 1
ENERGIA SOLAR DIRECTA: Introducción / Energía Solar Térmica /
Energía Solar Fotovoltaica / Situación Actual de la Energía Solar Directa
Unidad Temática 2
ENERGIA SOLAR INDIRECTA: Energía Eólica / Energía Hidráulica /
Situación Actual de la Energía Eólica e Hidráulica
Unidad Temática 3
ENERGIA GEOTERMICA: Energía Geotérmica
Unidad Temática 4
OTRAS FUENTES DE ENERGIA RENOVABLE: Biomasa /
Fuentes Energética de Origen Marino
Unidad Temática 5
CONSIDERACIONES FINALES
El alumno estudiará el temario utilizando dos textos básicos que se complementan con el material elaborado
por el equipo docente, programas de radio con orientaciones generales para el estudio, así como información
sobre los contenidos del programa, y con documentación adicional basada en artículos de revistas o ponencias
de congresos, actualizada para que el alumno interesado complemente sus conocimientos sobre las
investigaciones y desarrollos que se están realizando. La evaluación se realizará en base a los ejercicios que
deberá realizar a lo largo del curso, junto con un trabajo final, cuyo tema se elegirá de forma individual.
Programa de Enseñanza Abierta
Este programa de la UNED presenta como objetivos la realización de cursos en las líneas de formación
permanente y actualización técnicas de la LOGSE. Por esta razón, se encuentra dirigido hacia sectores
profesionales técnicos, que o bien requieran una actualización científica de sus conocimientos o iniciarse en una
nueva área tecnológica. La metodología se basa en el estudio independiente del alumno, organizándose los
medios y materiales necesarios, permitiendo una gran flexibilidad y autonomía en el aprendizaje.
Aplicaciones Eléctricas de las Energías Renovables. El curso introduce al alumno a los sectores profesionales
directamente relacionados con las energías renovables, permitiéndole acercarse a los mercados laborales del
sector, mediante una visión de los equipos y técnicas empleadas actualmente en el diseño de sistemas de
aprovechamiento de energías renovables, desde el punto de vista técnico de la comprensión de los fenómenos
existentes en: la optimización del aprovechamiento de la energía renovable primaria, la captación de esta
energía, su posible conversión a energía térmica o eléctrica para su almacenamiento, y su aprovechamiento
final en forma de energía eléctrica. Dentro del curso se presentan los sistemas más empleados actualmente,
tanto en aplicaciones existentes a nivel de investigación y desarrollo, como en aplicaciones comerciales.
El uso de las fuentes energéticas de tipo renovable ha pasado del diseño teórico al aprovechamiento, tanto a
nivel experimental como industrial. Solamente en Estados Unidos había instalados en 1985 unos 20 MW de
procedencia fotovoltaica, en plantas de producción de energía eléctricas, con tamaños desde 50 kW a 6,5 MW.
Además, estaban en operación 30 MW en plantas solares térmicas y existían más de 500 MW instalados a
partir de generadores eólicos, fundamentalmente en el estado de California. Igualmente, en este estado las
previsiones para los próximos años estiman el futuro parque generador de energía eléctrica de procedencia solar
en 100 MW de procedencia fotovoltaica, 300 MW de origen solar térmico y 1000 MW de origen eólico.
En el desarrollo del curso se ha considerado el aprovechamiento eléctrico de la energía solar, tanto a partir de
los métodos de conversión fotovoltaica directa como a partir de los métodos de conversión Termoeléctrica
(colectores distribuidos o receptor central), así como el aprovechamiento de la energía eólica, a partir de los
aerogeneradores o generadores eólicos. El programa se cubre mediante cuatro Unidades Temáticas, y dos
unidades adicionales, una de introducción y otra de resumen final, exponiéndose el temario en la Tabla 5,
(Castro, 1988; Considine, 1989; Duffie y Beckman, 1991; Falcone, 1986, Le Gourieres, 1982 y Lorenzo, 1992).
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Tabla 5. Temario de "Aplicaciones Eléctricas de las Energías Renovables"
APLICACIONES ELECTRICAS DE LAS ENERGIAS RENOVABLES
Unidad Temática 0
INTRODUCCION: USO DE LA ENERGIA Y ENERGIAS RENOVABLES
Unidad Temática 1
EL SOL Y LA IRRADIANCIA SOLAR: El Sol y la posición solar /
Estimación de la irradiancia solar
Unidad Temática 2
CONVERSION FOTOVOLTAICA: La célula y el panel fotovoltaico /
Sistemas fotovoltaicos
Unidad Temática 3
CONVERSION TERMOELECTRICA: Colectores solares /
Sistemas solares térmicos
Unidad Temática 4
EL VIENTO Y LOS AEROGENERADORES: El viento / Aerogeneradores
Unidad Temática 5
REVISION FINAL: SISTEMAS Y DISEÑOS EXISTENTES
El curso se ha programado para una duración de 7 meses lectivos, con una dedicación aproximada de 160
horas, usándose como textos base referencias bibliográficas actuales (en su mayoría en castellano, debido a las
dificultades de la mayoría de los alumnos con los textos en inglés). Se han desarrollado cuatro pruebas de
evaluación a distancia por parte del alumno a lo largo del curso, así como una prueba de evaluación final y un
trabajo final, personalizado para cada alumno.
Este curso se impartió por primera vez en el curso 1992/1993, con 21 alumnos, en su mayoría con
conocimientos técnicos (desde Formación Profesional II hasta Ingenieros). El porcentaje de alumnos que ha
seguido el curso de forma satisfactoria es de un 50 %, existiendo un nivel excelente en cuanto a los trabajos
finales realizados.
En el curso 1993/1994 se ha reducido el número de horas lectivas a 120, con una equivalencia de 12 créditos.
CONCLUSIONES
Se han presentado las actividades dentro de los cursos realizados por los distintos Departamentos de la Escuela
Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la UNED, para la difusión de los distintos aspectos de las
Energías Renovables, y dentro de distintos entornos, desde el punto de vista técnico en asignaturas necesarias
para la obtención del título de Ingeniero Industrial o el Grado de Doctor Ingeniero Industrial, así como del
divulgativo dentro de los Programas de Enseñanza Abierta o Formación del Profesorado.
REFERENCIAS
Castro, M. (1988). Simulación de centrales de energía solar. Aplicación a la gestión energética. Ed. Viesgo,
Madrid.
Considine, D. (1989). Tecnología de las energías: solar, hidráulica, geotérmica y combustibles químicos. Ed.
Marcombo, Barcelona.
Duffie, J. y Beckman, W. (1991). Solar engineering of thermal processes. Ed. Wiley, Nueva York.
Falcone, P. (1986). A handbook for solar central receiver design. Ed. Sandia National Laboratories, SAND 868009, Albuquerque.
Gourieres, D. le (1982). Energía eólica. Ed. Masson, Barcelona.
Lorenzo, E. (1992). Electricidad solar fotovoltaica. Ed. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de
Telecomunicación de la Universidad Politécnica, Madrid.
Val, A. del y Jiménez, A. (1991). Reciclaje. Manual de recuperación y reaprovechamiento de las basuras. Ed.
Oasis, Madrid.
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