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10.391J Energía sostenible

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L = Clase
T = Clase práctica
R = Clase de repaso


SESIÓN Nº TEMAS FECHAS CLAVE

1ª parte : la energía en su contexto

L-1 Aspectos introductorios. Visión general y tratamiento de la asignatura
Contexto histórico (el crecimiento de los países desarrollados en la era post-industrial y su superposición con las crecientes necesidades energéticas de los países menos desarrollados)
Fuentes de energía para un futuro más sostenible
Texto: Sustainable Energy, borrador

Entrega de formularios para el uso de los sistemas informáticos por los estudiantes

L-2 Visión general del uso de la energía y aspectos relativos al mismo
Crecimiento demográfico, expansión urbana y países en desarrollo
Principales alternativas energéticas; cuestiones relativas a la oferta y la demanda
Visión general de unidades y magnitudes para cuantificar los flujos globales de energía (quads, MMboe, MW,...), transformaciones (energía química a eléctrica, etc.), y consideraciones de tipo económico
T-1

Evaluación de recursos energéticos:

  • Principales alternativas (energía solar, geotérmica, marina)
  • Conceptos básicos sobre recursos: incertidumbres, cuestiones sobre calidad/cantidad, recursos y cálculo de reservas, marcos de valoración económica
  • Extracción de recursos (minería, sondeos, explotaciones agrícolas)
  • Transmisión y distribución de la energía (oleoductos y gaseoductos, buques, ferrocarril, líneas de conducción eléctrica)
L-3 Sostenibilidad, energía y tecnología limpia en su contexto
Temas: marcos de valoración, características de la sostenibilidad, escalas espaciales y temporales, equilibrios y elecciones, incertidumbre

Distribución de grupos de clases prácticas

Formularios de elección de temas

L-4

Temas relativos al cambio global y a las reacciones al mismo:

  • Emisiones de gases que producen efecto invernadero y sus consecuencias
  • Modelos de efectos sobre la atmósfera, los mares y la tierra
  • Efectos sobre la ecología y la biodiversidad (locales, regionales y globales)
  • Reacciones al aumento de los niveles de CO2: mitigación
Nº 1 Concepto de sostenibilidad
R-1 Debate de cuestiones sobre sostenibilidad
Ejemplos de alcance técnico y análisis de viabilidad

Entrega de selecciones de clases prácticas y de formularios SIS

Reparto de la prueba trimestral

Temas y formularios sugeridos y horarios y criterios para la evaluación de la prueba trimestral

L-5

Carpeta de trabajos de suministro de energía (esquema general):

  • Energía de origen solar
    - solar térmica
    - fotovoltaica
    - eólica
    - biomasa, etc.
  • Con origen en la tierra
    - energía fósil
    - energía nuclear
    - hidroenergía
    - energía geotérmica y otras
  • De origen marino y otras

2ª parte : tecnología de energías específicas

L-6 Introducción al suministro de energía: disponibilidad, calidad y fiabilidad y papel del almacenamiento de energía
L-7 Introducción a la tecnología de energías renovables
L-8 Energía solar térmica
Calidad y distribuciones de recursos; características técnicas, medioambientales y de otros tipos; cuestiones relativas al rendimiento (suministro intermitente y necesidades de almacenamiento); proyecciones económicas
T-2

Métodos de planificación del suministro, la demanda y el almacenamiento de energía:

  • Ajuste de la densidad de la energía con respecto a la oferta y la demanda
  • Distribuciones temporales y geográficas
  • Función del almacenamiento de energía; intermitencia e interacciones con la fijación de precios durante picos de demanda y en periodos en los que se dispone de excedentes de energía
Nº 2 Los recursos energéticos y su agotamiento
L-9 Esfuerzos internacionales para reducir el calentamiento global Entrega de formularios de selección de temas para la prueba trimestral
L-10

Energía solar fotovoltaica:

  • Dispositivos de transformación
  • Sistemas fotovoltaicos
  • Características medioambientales, económicas y de rendimiento
Devolución de formularios de selección de temas para la prueba trimestral con las observaciones correspondientes
L-11 Energía eólica
Fiabilidad y potencial; efectos sobre la sociedad y el medio ambiente; aspectos relativos al ciclo de vida; proyecciones económicas
R-2 Repaso de problemas: valoración de recursos y análisis de su agotamiento Distribución de tareas y "responsabilidades" para las clases de repaso
T-3

Métodos de evaluación de la viabilidad económica:

  • Costes técnicos, de capital y de inversión
  • Costes de combustible
  • Costes del ciclo de vida
  • Externalidades medioambientales (impacto de residuos y emisiones)
  • Incertidumbres
Nº 3 Economía energética
T-4

Métodos de transporte y transformación de energía:

  • Propiedades físicas (densidad, capacidad térmica, efectos latentes)
  • Reacciones químicas y cinéticas- escalas temporales de combustibles de biomasa y combustibles fósiles
  • Transporte: fenomenología y precios
  • Medios de almacenamiento de energía
  • Transformaciones electroquímicas (pilas, pilas de combustible, etc.)
Nº 4 Conceptos de oferta, demanda y almacenamiento
R-3 Repaso de problemas: conceptos de oferta, demanda y almacenamiento
L-12 Energía termonuclear: tecnologías
R-4 Repaso de problemas: economía energética y valoraciones económicas
L-13 Energía de la biomasa
Tipos de recursos y necesidades; características técnicas medioambientales y de otra naturaleza; explotación de terrenos (tensión ecológica, competencia por el agua y el alimento, erosión del terreno, riesgos laborales); intensidad energética del ciclo de vida; alternativas de explotación; proyecciones económicas
T-5

Termodinámica y métodos de análisis de la eficiencia:

  • Leyes primera y segunda
  • Disponibilidad
  • Ciclos de trabajo y bombas de calor
  • Ciclos superiores e inferiores de temperatura
Nº 5 Transporte y transformación de energía
L-14 Energía geotérmica
Tipos de recursos y magnitudes; aspectos técnicos, medioambientales, sociales y económicos; tecnología de sondeos; sistemas de depósitos subterráneos; tecnologías de transformación de calor y de energía; oportunidades futuras
R-5 Repaso de problemas: transporte y transformación de energía
T-6

Metodologías de análisis de sistemas:

  • Estimación del scope (de modo superficial); modelos de simulación; modelos económicos (micro y macro); análisis del ciclo de vida; modelos de dinámica de sistemas; modelos de decisión (optimización, análisis multiatributivo de equilibrio, etc.)
  • Selección de límites del sistema
  • Toma de decisiones en situaciones de incertidumbre

Nº 6 Eficiencia energética y ciclos de trabajo

Debate a fondo sobre la prueba trimestral y los requisitos de los casos prácticos

L-15

Energía hidroeléctrica:

  • Aspectos técnicos (carga hidráulica, turbinas, etc.)
  • Fiabilidad y potencial de crecimiento
  • Gestión de aguas (inundaciones, filtraciones, impactos sobre la fauna acuática, riego, tratamiento de residuos, etc.)
  • Cuestiones económicas y relativas al ciclo de vida
R-6 Repaso de problemas: eficiencia energética y ciclos de trabajo Resumen de una página de la presentación de la prueba trimestral
L-16 Energía fósil - I
Tipo y características; base de recursos; tecnologías y aspectos económicos e impactos asociados a ellas
Fijación de horarios con el tutor para la discusión del tema de la prueba trimestral
L-17 Energía fósil - II
Conversión de combustibles; ciclos de trabajo; ciclos combinados; combustibles sintéticos
Nº 7 Análisis de sistemas de energía
R-7 Repaso de problemas: análisis de sistemas de energía
L-18 Energía fósil - III
Producción y suministro de petróleo
R-8 Casos prácticos: grupo 1: cómo reducir las emisiones de gases causantes del efecto invernadero: aspectos técnicos
L-19 Energía nuclear - I
Tecnologías actuales
Nº 8 Sistemas de energía renovable
L-20 Energía nuclear - II
Las tecnologías futuras y el ciclo de los combustibles
Comentarios del tutor sobre la prueba trimestral
R-9 Casos prácticos: grupo 2: cómo reducir las emisiones de gases causantes del efecto invernadero: política de los Estados Unidos Nº 9 Sistemas de energía fósil
R-10 Casos prácticos: grupo 3: cómo reducir las emisiones de gases causantes del efecto invernadero: política de los países industrializados

3ª parte: evaluación de alternativas energéticas y análisis de equilibrio

L-21

Gestión de la demanda. Oportunidades de eficiencia energética:

  • Cogeneración combinada de calor y electricidad; tecnología híbrida
  • Cascada energética (edificios, procesos industriales)
  • Reciclaje (energía contenida en materiales de desecho)
L-22 La energía en los países en vías de desarrollo
Papel de la biomasa e interacciones con la agricultura y otras explotaciones del suelo; recursos y desarrollo de infraestructuras, restricciones económicas, fijación de prioridades
L-23

Planificación del sector eléctrico y alternativas de futuro:

  • Energía al por mayor y energía distribuida: alternativas
  • Planificación multiatributiva
  • Cuestiones relativas a infraestructuras
Nº 10 Sistemas nucleares
R-11 Casos prácticos: grupo 4: cómo reducir las emisiones de gases causantes del efecto invernadero: política de los países en vías de desarrollo
L-24

Alternativas futuras al transporte por carretera:

  • Ciclo de vida de los vehículos de carretera (económico y medioambiental)
  • Nuevas alternativas para combustibles y propulsión (ICEs, motores diesel, pilas de combustible, híbridos, EVs)
  • Papel de las preferencias de los consumidores y de los objetivos industriales
  • Impactos locales y globales
Entrega de la prueba trimestral
R-12 Casos prácticos: grupo 5: ¿pueden obtener las tecnologías de energías renovables una amplia cuota de mercado? ¿Cómo?: combinaciones que resultarían favorables, aspectos técnicos
R-13 Casos prácticos: grupo 6: ¿pueden obtener las tecnologías de energías renovables una amplia cuota de mercado? ¿Cómo?: políticas de los países desarrollados para facilitar su introducción
L-26 Edificación ecológica
Estados Unidos y países en vías de desarrollo; calidad del aire en el interior de edificios; edificios inteligentes; integración de infraestructuras
L-27 Cuestiones sobre el desarrollo sostenible y técnicas de toma de decisiones
R-14 Casos prácticos: grupo 7: ¿pueden obtener las tecnologías de energías renovables una amplia cuota de mercado? ¿Cómo? Tecnologías: políticas de los países en vías de desarrollo para facilitar su introducción
R-15 Casos prácticos: grupo 8: cómo reducir el consumo de energía en las viviendas: aspectos técnicos
R-16 Casos prácticos: grupo 9: cómo reducir el consumo de energía en las viviendas: política para los Estados Unidos
R-17 Casos prácticos: grupo 10: empleo de tecnologías de energías renovables para cubrir las necesidades energéticas del MIT
L-28

Alternativas a largo plazo:

  • Electrificación (automóviles híbridos, carreteras inteligentes, controles, etc.)
  • Economía del hidrógeno (pilas de combustible, suministro de H2)
  • Captura de carbono
  • Fusión, secado de roca en caliente, energía solar orbitante, etc.
Resumen Evaluación y resumen del curso


Semana del examen final: exposiciones orales programadas para cada estudiante (30 min.) sobre los temas de las pruebas trimestrales.

L = Clase
T = Clase práctica
R = Clase de repaso

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