En el marco del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), el crédito ETCS tiene en cuenta tanto las horas de clase como el trabajo personal del alumno. Este planteamiento supone un cambio en la estrategia metodológica empleada en la enseñanza tradicional. La aplicación de las tecnologías de la información y la comunicación en sus distintas variantes contribuye de manera activa a este cambio de metodologías. En este trabajo se presenta una aplicación software de carácter docente, Dimex SFCR (Dimensionado de sistemas fotovoltaicos conectados a la red), que permite al alumno no sólo el diseño y estudio de la generación de energía de los Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red sino que además ayuda al mismo a comprender el proceso de manera autónoma y los métodos de cálculo asociados a los mismos.
1. Uso de herramientas docentes para
el fomento del autoaprendizaje.
Caso práctico de estudio:
Dimex SFCR.
J. D. Aguilar-Peña, F. J. Muñoz-
Rodríguez, C. Rus-Casas,
M. Romero-Moreno, P. J. Pérez-Higueras
Grupo IDEA
Escuela Politécnica Superior de Jaén
Departamento de Ingeniería Electrónica y Automática
TAEE. Bilbao, Junio 2014
UNIVERSIDAD DE
JAÉN
2. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
Índice
1. Introducción.
2.Antecedentes.
3.Escenario.
4.Requisitos y solución adoptada
5.Descripción herramienta.
6.Conclusiones.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 2
3. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
1. Introducción
ETCS tiene en cuenta
horas de clase +
trabajo personal del alumno.
Esto supone un cambio en
la estrategia metodológica
empleada en la enseñanza tradicional.
La aplicación de las TIC en sus distintas
variantes contribuyen de manera activa a
este cambio de metodologías.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 3
4. 1. Introducción ¿Qué presentamos?
UNIVERSIDAD DE
JAÉN
Software de carácter docente, Dimex SFCR
que permite al alumno
• La ayuda al diseño de los SFCR, análisis y
cálculo de la generación de energía
• Ayudando al mismo a comprender el
proceso de manera autónoma y los métodos
de cálculo asociados a los mismos.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 4
5. UNIVERSIDAD DE
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1. Introducción
Energía primaria España 2012(Fuente MINETUR)
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6. UNIVERSIDAD DE
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1. Introducción
Mix eléctrico España 2012 (fuente REE)
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 6
7. 1. Introducción
• Contextualización del trabajo:
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DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR.
8. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
Índice
1. Introducción.
2.Antecedentes.
3. Escenario.
4. Requisitos y solución adoptada.
5. Descripción herramienta.
6. Conclusiones.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 8
9. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
2. Antecedentes
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 9
10. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
2. Antecedentes
http://www.ujaen.es/investiga/solar/
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 10
11. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
2. Antecedentes
http://pfcherramientassfv.blogspot.com.es/
http://blogs.ujaen.es/jaguilar/
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12. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
2. Antecedentes
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 12
13. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
Índice
1. Introducción.
2. Antecedentes.
3.Escenario.
4. Requisitos y solución adoptada.
5. Descripción herramienta.
6. Conclusiones.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 13
15. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
3. Escenario ( Universidad Jaén).
240 créditos
60 créditos
60 créditos
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16. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
3. Escenario ( Universidad Jaén).
240 créditos
60 créditos
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 16
17. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
3. Escenario ( Universidad Jaén).
240 créditos
60 créditos
Menciones
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 17
18. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 18
19. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
DIMEX SFCR
Dimensionado
Diferentes subarrays
Distintas configuraciones
de inversor
Módulos de distinta
tecnología
Estimación
de la energía
Diferentes métodos
Dirigido a:
Alumnado de cualquier universidad en la se impartan
asignaturas relacionadas con la energía solar fotovoltaica
Profesionales de la ingeniería que deseen comprender
determinados aspectos relacionados con el dimensionado de los
sistemas fotovoltaicos
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 19
20. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
Índice
1. Introducción.
2. Antecedentes.
3. Escenario.
4.Requisitos y solución adoptada.
5. Descripción herramienta.
6. Conclusiones.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 20
21. UNIVERSIDAD DE
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5. Requisitos y solución adoptada
• Características de la aplicación:
▫ Libre distribución.
▫ Modularidad y versatilidad.
▫ Métodos universalmente aceptados.
▫ Multiplataforma Matlab.
▫ Carácter docenteAvisos y ayudas.
▫ No tener que recurrir a fuentes externasBase de datos
autónoma, modificable e intercambiable.
▫ Amplio ámbito de aplicación
- Lenguaje:Inglés.
- Desarrollo de módulos que no impliquen tener en
cuenta normativa propia de los distintas localizaciones.
▫ Durabilidad en el tiempo No contemplar módulos que
puedan estar sujetos a cambios temporales.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 21
22. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
Índice
1. Introducción.
2. Antecedentes.
3. Escenario.
4. Requisitos y solución adoptada.
5.Descripción herramienta.
6. Conclusiones.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 22
23. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
5. Descripción
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 23
24. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
5. Descripción herramienta
Localización
• Seleccionar/ Añadir/
Eliminar una ubicación.
• Visualizar los
parámetros
meteorológicos.
• Visualizar el diagrama
de trayectorias solares.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 24
25. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
5. Descripción herramienta
Sistema
• Seleccionar el método de
dimensionado.
• Especificar la orientación e
inclinación.
• Especificar los
componentes.
• Elegir el tamaño del array.
• Añadir / Visualizar/
Eliminar subarrays.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 25
26. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
5. Descripción herramienta
Energía
• Seleccionar el método de
estimación de la energía.
• Visualizar las componentes
de la radiación.
• Visualizar la evolución de
la temperatura.
• Visualizar la radiación
horizontal frente a la del
plano del generador.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 26
27. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
5. Descripción herramienta
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 27
28. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
5. Descripción herramienta
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 28
29. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
Índice
1. Introducción.
2. Antecedentes.
3. Escenario.
4. Requisitos y solución adoptada.
5. Descripción herramienta.
6.Conclusiones.
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 29
30. UNIVERSIDAD DE
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6. Conclusiones
• Se ha desarrollado una herramienta docente
sencilla, versátil que permite:
▫ Fomentar el autoaprendizaje.
▫ Dimensionar sistemas con distintos subarrays.
▫ Acceder internamente a los datos meteorológicos
y de componentes : base de datos.
▫ Analizar los efectos de las distintas ubicaciones,
orientaciones, inclinaciones así como de los del
uso de diferentes componentes (tecnologías de
módulos).
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 30
31. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
6. Conclusiones
▫ Es posible evaluar y comprender el diseño de los
SFCR así como favorecer la interpretación de los
resultados y la toma de decisiones, minimizando los
riesgos a la hora del diseño.
▫ De igual modo, simplifica el cálculo de los
parámetros típicos de una instalación, que involucran
gran cantidad de datos y expresiones matemáticas
complejas, brindando la posibilidad de analizar los
efectos de las distintasorientaciones, inclinaciones y
la elección de componentes que integran el sistema
(módulos e inversores).
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 31
32. UNIVERSIDAD DE
JAÉN
8. Conclusiones
• Líneas futuras:
▫ Incorporación en el programa de elementos y gráficos de
ayuda.
▫ Testeo exhaustivo. Detección de errores.
▫ Generación de un informe con los resultados finales.
▫ Test de autoevaluación de los informes obtenidos del
programa, que permitan medir de manera objetiva la
mejora que supone e uso de Dimex SFCR en las
asignaturas en las que se utilice la aplicación
DIMEX SFCR. Dimensionado y estimación de la energía generada por SFCR. 32
33. Uso de herramientas docentes para
el fomento del autoaprendizaje.
Caso práctico de estudio:
Dimex SFCR.
UNIVERSIDAD DE
JAÉN
Notas do Editor
[
Se presenta una aplicación software de carácter docente, Dimex SFCR (Dimensionado de sistemas fotovoltaicos conectados a la red), que permite al alumno no sólo el diseño y estudio de la generación de energía de los Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red sino que además ayuda al mismo a comprender el proceso de manera autónoma y los métodos de cálculo asociados a los mismos.
[En España, las energías renovables suponen el 12,2% de la energía primaria utilizada. El 87,9% restante corresponde al uso de combustibles fósiles y nucleares . Pese a que este porcentaje está aún lejos del objetivo del 20% de renovables fijado por la Unión Europea para 2020, el Gobierno de España estima que la participación de las energías renovables en nuestro país alcance el 22,7% en el año 2020, lo que supondría superar en casi tres puntos el objetivo obligatorio marcado por Europa.
Dentro del mix eléctrico español en 2012, las energías renovables suponen el 30,3% de la generación eléctrica (eólica 16,54%; hidroeléctrica 8,18%; solar fotovoltaica 2,82%; biomasa, biogás, RSU renovable y otros 1,58%; y solar termoeléctrica 1,18%) consolidándose como la primera fuente de generación en el mix. El 54,6% de la generación de electricidad a partir de energías renovables corresponde a la energía eólica. La generación a partir de energía hidroeléctrica (gran hidráulica y minihidráulica) supone un 27%. La energía solar fotovoltaica supuso el 9,3%. La generación eléctrica a partir de biomasa, biogás, residuos sólidos urbanos renovables y otros residuos contribuyó con un 5,2%. El 3,9% corresponde a la generación eléctrica con energía solar termoeléctrica.
El Ministerio de Industria, Energía y Turismo estima que en el año 2020 la producción de energía eléctrica procedente de energías renovables se situará en un 38,6%, sin llegar a alcanzar el 40% fijado como objetivo por la Unión Europea
[Son muchas las universidades que conscientes de la demanda de titulados universitarios capaces de solucionar los distintos retos tecnológicos de la sociedad actual, como puede ser el desarrollo de un sistema energético sostenible, proponen titulaciones como: Grado en Ingeniería de la Energía, Grado en Ingeniería de Energías Renovables o Ingeniería en Energía
En la actualidad…
Como consecuencia de los requisitos que debía cumplir la aplicación en base al análisis de las diferentes aplicaciones de dimensionado de SFCR así como del carácter de la herramienta docente, se ha decidido adoptar las siguientes soluciones, dotando a la aplicación de las siguientes características:
Libre distribución.
Modularidad y versatilidad.
Métodos universalmente aceptados.
Multiplataforma e interfaz Matlab.
Carácter docenteAvisos y ayudas.
No tener que recurrir a fuentes externas: Base de datos autónoma, modificable e intercambiable.
Modularidad y versatilidad.
Amplio ámbito de aplicación:
- Lenguaje: Inglés.
- Desarrollo de módulos que no impliquen tener en cuenta normativa propia de los distintas localizaciones.
Durabilidad en el tiempo: No contemplar módulos que puedan estar sujetos a cambios temporales.
La aplicación docente DIMEX SFCR consta de tres módulos: Localización, Sistema y Energía. Los parámetros de entrada y salida de cada uno de los módulos así como su interrelación son los mostrados en la figura.
Localización:
Seleccionar/ Añadir/ Eliminar una ubicación.
Visualizar los parámetros meteorológicos.
Visualizar el diagrama de trayectorias.
Sistema:
Seleccionar el método de dimensionado.
Especificar la orientación e inclinación.
Seleccionar / Añadir/ Eliminar los componentes a emplear.
Mostrar las características de los componentes.
Especificar el factor de diseño.
Elegir el tamaño del array.
Añadir / Visualizar/ Eliminar subarrays.
Energía
Seleccionar el método de estimación de la energía.
Visualizar las componentes de la radiación.
Visualizar la evolución de la temperatura.
Visualizar la radiación horizontal frente a la del plano del generador.
La aplicación docente DIMEX SFCR consta de tres módulos: Localización, Sistema y Energía. Los parámetros de entrada y salida de cada uno de los módulos así como su interrelación son los mostrados en la figura.
Localización:
Seleccionar/ Añadir/ Eliminar una ubicación.
Visualizar los parámetros meteorológicos.
Visualizar el diagrama de trayectorias.
Sistema:
Seleccionar el método de dimensionado.
Especificar la orientación e inclinación.
Seleccionar / Añadir/ Eliminar los componentes a emplear.
Mostrar las características de los componentes.
Especificar el factor de diseño.
Elegir el tamaño del array.
Añadir / Visualizar/ Eliminar subarrays.
Energía
Seleccionar el método de estimación de la energía.
Visualizar las componentes de la radiación.
Visualizar la evolución de la temperatura.
Visualizar la radiación horizontal frente a la del plano del generador.
La aplicación docente DIMEX SFCR consta de tres módulos: Localización, Sistema y Energía. Los parámetros de entrada y salida de cada uno de los módulos así como su interrelación son los mostrados en la figura.
Localización:
Seleccionar/ Añadir/ Eliminar una ubicación.
Visualizar los parámetros meteorológicos.
Visualizar el diagrama de trayectorias.
Sistema:
Seleccionar el método de dimensionado.
Especificar la orientación e inclinación.
Seleccionar / Añadir/ Eliminar los componentes a emplear.
Mostrar las características de los componentes.
Especificar el factor de diseño.
Elegir el tamaño del array.
Añadir / Visualizar/ Eliminar subarrays.
Energía
Seleccionar el método de estimación de la energía.
Visualizar las componentes de la radiación.
Visualizar la evolución de la temperatura.
Visualizar la radiación horizontal frente a la del plano del generador.
La aplicación docente DIMEX SFCR consta de tres módulos: Localización, Sistema y Energía. Los parámetros de entrada y salida de cada uno de los módulos así como su interrelación son los mostrados en la figura.
Localización:
Seleccionar/ Añadir/ Eliminar una ubicación.
Visualizar los parámetros meteorológicos.
Visualizar el diagrama de trayectorias.
Sistema:
Seleccionar el método de dimensionado.
Especificar la orientación e inclinación.
Seleccionar / Añadir/ Eliminar los componentes a emplear.
Mostrar las características de los componentes.
Especificar el factor de diseño.
Elegir el tamaño del array.
Añadir / Visualizar/ Eliminar subarrays.
Energía
Seleccionar el método de estimación de la energía.
Visualizar las componentes de la radiación.
Visualizar la evolución de la temperatura.
Visualizar la radiación horizontal frente a la del plano del generador.
La aplicación docente DIMEX SFCR consta de tres módulos: Localización, Sistema y Energía. Los parámetros de entrada y salida de cada uno de los módulos así como su interrelación son los mostrados en la figura.
Localización:
Seleccionar/ Añadir/ Eliminar una ubicación.
Visualizar los parámetros meteorológicos.
Visualizar el diagrama de trayectorias.
Sistema:
Seleccionar el método de dimensionado.
Especificar la orientación e inclinación.
Seleccionar / Añadir/ Eliminar los componentes a emplear.
Mostrar las características de los componentes.
Especificar el factor de diseño.
Elegir el tamaño del array.
Añadir / Visualizar/ Eliminar subarrays.
Energía
Seleccionar el método de estimación de la energía.
Visualizar las componentes de la radiación.
Visualizar la evolución de la temperatura.
Visualizar la radiación horizontal frente a la del plano del generador.
Líneas futuras:
Incorporación en el programa de elementos y gráficos de ayuda. No una caja negra como la mayoría de las aplicaciones comerciales.
Desarrollo de un manual de usuario.
Testeo exhaustivo. Detección de errores.
Generación de un informe con los resultados finales.