Máster en Sistemas de Energía Térmica

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Modelado y simulación de un sistema de almacenamiento de energía térmica en hormigón mediante Fluidodinámica Computacional
(2024) Cárdenas Vega, José Manuel; Iranzo Paricio, José Alfredo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Este trabajo explora un sistemas de almacenamiento térmico en hormigón en estado de carga con un flujo laminar, mediante modelado y simulaciones CFD. Se evaluaron configuraciones geométricas, materiales de hormigón y fluidos caloportadores, destacando el Dowtherm Q-1 y el hormigón N-4 por su alta eficiencia en transferencia y almacenamiento de calor. Un análisis de sensibilidad permitió seleccionar una malla y un time step óptimos para un balance entre precisión y eficiencia computacional. Como resultado de aplicar el método de la capacitancia global modificada a un conjunto de 108 simulaciones, se obtuvieron expresiones para factores correctores que permiten ajustar el modelo teórico a los resultados CFD, facilitando predicciones confiables en distintos escenarios. El trabajo finaliza con un análisis paramétrico que permite facilitar el criterio de diseño en futuras aplicaciones. A pesar de ciertas simplificaciones, los resultados establecen una base para optimizar sistemas TES en aplicaciones industriales, promoviendo un almacenamiento térmico eficiente y sustentable.
Modelado y análisis termodinámico de dos novedosos ciclos de refrigeración de CO2 transcrítico con eyector
(2024) Moreno López, Antonio; Salmerón Lissén, José Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
La nueva normativa F-Gas aprobada por la Comunidad Europea en 2024, pretende eliminar el consumo de HFCs para el año 2050 en el conjunto de la Unión Europea. Como alternativa a los refrigerantes convencionales, el CO2 se presenta como una de las principales debido a sus extraordinarias propiedades medioambientales (potencial de agotamiento de la capa de ozono y potencial de calentamiento global de 0 y 1, respectivamente). Sin embargo, su elevada presión crítica a baja temperatura, provoca que se encuentre funcionando en estado transcrítico en la mayor parte de ciclos de refrigeración. Es por ello que desde la comunidad científica, se ha impulsado el desarrollo de diferentes configuraciones de ciclos que incorporan diferentes tecnologías como en el caso de los eyectores que ayudan a mitigar los efectos negativos del trabajo a alta presión. Un eyector presenta el principal objetivo de aprovechar la energía de expansión del fluido para minimizar el consumo energético de los compresores. Además, consiguen una reducción notable de las enormes tasas de destrucción exergéticas que se producen en las válvulas de expansión de los ciclos convencionales. El principal problema de este tipo de equipos acoplados en determinadas configuraciones cuando trabajan a muy bajas temperaturas de evaporación, consiste en la existencia de riesgo de congelación del fluido por alcanzar valores de temperatura y presión cercanos al punto triple del CO2. El objetivo del presente proyecto, se centra en analizar de manera teórica, el comportamiento y las prestaciones dos novedosos ciclos de CO2 transcrítico con eyector EESRC – Ejector Expansion Subcooler Refrigeration Cycle y EISRC – Ejector Injection Subcooler Refrigeration Cycle, funcionando según diferentes condiciones operacionales. Además se incluye un análisis de ambos ciclos trabajando en condiciones de muy baja temperatura de evaporación.
Caracterización experimental de pavimentos fríos en material hormigón
(2024) García Melgar, Paulo Javier; Álvarez Domínguez, Servando; Guerrero Delgado, María del Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Actualmente vivimos en un mundo donde se lucha contra un calentamiento global que ha conseguido aumentar hasta 1ºC la temperatura media. Este fenómeno ha ocasionado que las ciudades sufran olas de calor cada vez más usuales en términos de frecuencia, intensidad y duración. La diferencia de temperatura entre el área urbana y la zona rural más cercana se denomina Isla de Calor Urbana (UHI) y está relacionada con la densidad, la geometría urbana y los materiales usados para construcción de edificios y espacios urbanos. Este efecto impacta negativamente en la sociedad, afectando a la calidad del aire, el confort térmico y la economía debido a la necesidad de climatización en comercios y áreas residenciales. Los pavimentos desempeñan un papel esencial en el efecto UHI, ya que conforman la mayoría de las superficies urbanas. Debido a su usual color oscuro y bajo albedo, fomentan un aumento significativo en la temperatura de estas superficies, almacenando gran cantidad de energía calorífica que posteriormente es emitida al ambiente. Este trabajo tiene como objetivo proponer una solución basada en la naturaleza (Nature Based Solution) denominada pavimentos fríos. Se ha estudiado el comportamiento de los pavimentos si se mojan su superficie inferior con agua que previamente ha sido recolectada mediante lluvias. El fluido refrigera de forma natural, consiguiendo así una bajada significativa de la temperatura de los pavimentos con respecto al material convencional expuesto al sol. Se consigue recopilar el comportamiento experimental de diferentes tipos de pavimentos tanto en espesor, albedo y composición, aportando un guía de diseño que recopila las diferentes capacidades de refrigeración según la elección y aplicación del pavimento. Gracias a esta solución, en todos los casos ensayados se consigue que los pavimentos tengan una temperatura inferior a la del aire tanto en horas pico de radiación como en horas posteriores al eliminar el almacenamiento térmico de estas superficies. De esta forma, se consigue mejorar los indicadores de confort térmico para los ciudadanos y se contempla una mejora del efecto UHI, reduciendo la temperatura ambiente de las zonas urbanas usando recursos naturales y permitiendo adaptar los pavimentos a las necesidades de mitigación. Además, se realiza un modelo matemático que simula el comportamiento de los pavimentos y se valida en función de los datos recabados experimentalmente. Finalmente, gracias al modelo realizado y validado se caracterizan las propiedades termofísicas de las muestras ensayadas.
Análisis Paramétrico de las Calderas Pirotubulares
(2023) Ojuelos Moreno, Gregorio; Guerra Macho, José Julio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En el presente trabajo se realiza un análisis paramétrico de diferentes características de las calderas pirotubulares. Dicho análisis se ha llevado a cabo utilizando datos de modelos de calderas pirotubulares reales, obtenidos a partir de catálogos o webs de fabricantes. La primera fase del proyecto ha consistido en realizar una revisión bibliográfica de la tecnología de calderas pirotubulares y acuotubulares. Se puso en contexto a la caldera dentro de una instalación de vapor, exponiendo la función del resto de componentes y describiendo los límites de del uso del vapor en una instalación en cuanto a presión. Posteriormente, se analizaron con más detalle diferentes aspectos de las calderas pirotubulares, pasando por los accesorios que permiten que funcione, las diferentes tipologías de caldera en función de la aplicación, procedimientos que hay que seguir durante la instalación y el mantenimiento, y parámetros característicos que son determinados a la hora de acudir al mercado a por un modelo. Una vez estudiadas las diferentes características de las calderas pirotubulares, se pasó a recopilar dichos datos de los catálogos de los fabricantes. Con esta información se compuso una base de datos. En base a los datos recogidos, se realizaron una serie de análisis paramétricos entre diferentes variables para estudiar sus porcentajes y como se relacionaban. Para asegurar que los análisis fueran representativos, se descartaron aquellos que involucraban parámetros los cuales no estaban disponibles en suficiente número de modelos. Por último, a raíz de estos análisis se argumentan los resultados y se sacan una serie de conclusiones.
Caracterización de las instalaciones de energía solar térmica en el sector industrial
(2023) Martín Velázquez, Hermenegildo; Guerra Macho, José Julio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El objetivo de este trabajo es realizar un análisis de las plantas solares existentes, asociadas a algún proceso industrial, a lo largo y ancho de nuestro mundo. Este trabajo tratará, como se podrá observar durante el trabajo, en ver qué tipo de tecnologías, que tipo de procesos llevan asociados y donde y cuando se han instalado estos tipos de plantas. Este trabajo nace del interés, después de haber realizado un grado de ingeniería de la energía y un máster en sistemas de energía térmica, para realizar un análisis extenso de lo que puede aportar la energía solar (energía de carácter renovable) a un proceso industrial para remarcar el beneficio y el avance que podría aportarle a este sector. Como se podrá observar, los procesos industriales que emplean este tipo de tecnologías son muy versátiles, ya que abarcan todo tipo de procesos y rangos de temperaturas. Dentro de los mismos, habrá también gran cantidad de alternativas para integrar este tipo de tecnologías, desde la elección del tipo de captador, el tipo de almacenamiento, configuración, etc. Esto dejando de lado ciertas características como pudieran ser la elección de fluido caloportador, el tipo de válvulas, de intercambiador, etc. Tras realizar un análisis de la tecnología, según los tres parámetros que se han podido ver a lo largo del apartado tres: número de instalaciones, superficie instalada y potencia térmica instalada. Como resumen del análisis se desprenden los siguientes puntos: - La tecnología más implantada en cuanto a número de instalaciones es la de captador solar plano, seguida de la de tubos de vacío. - La tecnología con mayor superficie instalada es la cilindroparabolica (con más de un 50% del total), seguida de la de captadores solares planos. - Al igual que sucede con la superficie instalada, la tecnología con mayor potencia instalada es la tecnología de captadores cilindroparabolicos. - Gran impacto de la instalación de Miraah en esta tecnología. - Tendencia ascendente en todos los ámbitos. - Este tipo de tecnología es una tecnología muy versátil que se puede aplicar a todo tipo de industria o aplicación industrial. - El coste de inversión de una planta de tecnología termosolar ha ido disminuyendo proporcionalmente según la maduración de la propia tecnología.
Integración de ciclos de potencia de dióxido de carbono supercrítico con oxicombustión de gas natural
(2023) López Muñoz, Giovanny Andrés; Sánchez Martínez, David Tomás; Crespi, Francesco Maria; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El cambio climático y calentamiento global son conceptos que nos competen a todos y con gran relevancia en el ámbito científico, puesto que cada vez más soluciones son propuestas a fin de mitigar sus efectos mediante el control las emisiones propias de las diferentes industrias. En este sentido, el sector energético no es la excepción, ya que es uno de los sectores que más acapara la atención de investigadores debido a su significativa contribución a las emisiones globales. Ante este escenario, los ciclos de potencia basados en dióxido de carbono (CO2) en condiciones supercríticas surgen como una alternativa de gran interés debido a diversos factores como su alta eficiencia térmica y la compacidad de los equipos. Dado el evidente potencial que tiene el desarrollo de esta tipología de ciclos, se ha abarcado su estudio desde diferentes frentes, fomentando la creación de eventos (tales como congresos y simposios) internacionales e incrementando el número de investigaciones y publicaciones al respecto. Producto de este constante intercambio de conocimiento, diversos autores han propuesto distintas configuraciones de ciclos que pretenden no solo primar la eficiencia, sino que también se busca propiciar la viabilidad tecnológica. Dentro de las fuentes de energía que se han considerado para su aplicación, la oxicombustión (combustión en un medio de oxígeno puro en lugar de aire) se perfila como una de las alternativas de mayor interés. Varias razones motivan la integración de estas tecnologías, una de ellas es que el fluido de trabajo (CO2) es uno de los productos de la reacción química, además, la posibilidad de alcanzar altas temperaturas que beneficien la eficiencia de los ciclos hace que esta fuente de energía capte la atención de la comunidad científica. Por otra parte, la necesidad de una corriente de oxígeno de alta pureza para llevar a cabo la oxicombustión surge como un desafío a abordar, puesto que el proceso de producción de oxígeno a partir de la separación de aire es altamente demandante energéticamente, lo que termina influyendo negativamente en las prestaciones de los ciclos. En este contexto, el presente trabajo se enfoca en analizar algunos ciclos de potencia de sCO2 propuestos para la aplicación de oxicombustión, a fin de realizar una comparación termodinámica de estos que permita develar las ventajas y desventajas de su posible implementación, además de considerar su madurez tecnológica como un factor relevante, bajo la premisa de que, cuanto mayor nivel de madurez tecnológica, mayores desafíos han sido superados previamente y, evidentemente, más cerca se encuentra la implementación del sistema. En primer lugar, se realiza un estudio de los diferentes procesos de separación de aire para producción de oxígeno utilizados a nivel industrial a fin de definir cuál es el más idóneo, considerando el estado actual de las diversas tecnologías, para ser integrado a los bloques de potencia basados en sCO2. Posteriormente, se han estudiado tres distintas configuraciones de esta tecnología, buscando definir termodinámicamente los productos de estas, además de considerar el consumo energético de cada una por cada kilogramo de oxígeno producido. En segundo lugar, se presenta una revisión del estado del arte de ciclos de potencia de sCO2 basados en oxicombustión de gas natural, clasificándolos según diversos criterios y seleccionando las vii configuraciones de mayor interés de acuerdo con los criterios definidos. En tercer lugar, se realiza la integración de las configuraciones estudiadas en la primera parte del trabajo con los ciclos seleccionados en la segunda parte del trabajo, de manera que se desvelan las posibles integraciones que resultan más beneficiosas en términos de coste energético, es decir, que el rendimiento del ciclo se vea menos penalizado a razón de la producción de oxígeno. Finalmente, se lleva a cabo un estudio exergético que permite identificar cómo se distribuyen las pérdidas exergéticas en los ciclos seleccionados, permitiendo comparar estas pérdidas entre sí e identificar los equipos que merecen una mayor atención en estos ciclos de cara a la disminución de dichas pérdidas.
Revisión del estado actual de la aplicación de energía solar térmica en procesos industriales
(2022) Azogil Arrayás, Darío; Guerra Macho, José Julio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El objeto principal de este trabajo es analizar el estado actual del uso de los sistemas de energía térmica en procesos industriales a nivel mundial. Es interesante conocer cómo evoluciona la integración de la energía solar térmica en la industria para establecer modelos operativos y de instalación según las instalaciones existentes. En las circunstancias actuales donde la tecnología avanza a pasos agigantados en cualquier campo de investigación y las políticas medioambientales tienden a ser primordiales a nivel global, las energías renovables juegan un papel fundamental. En el ámbito global, la industria es el primer sector en consumo de energía y, por ello, uno de los objetivos para frenar el calentamiento global y reducir las emisiones de gases de efectos invernaderos es potenciar la generación y uso de energía renovable en este sector. De esta forma, se conseguirá una reducción en el consumo de combustibles fósiles. En 2021, las renovables incrementaron hasta el 9% su capacidad de producción y el 80% de las instalaciones energéticas puestas en marcha corresponden a tecnologías verdes. Con este trabajo se precisa conocer el impacto del uso de sistemas solares térmicos en la lucha por la consecución para frenar el cambio climático y la producción de energía procedentes de fuentes renovables. La energía solar térmica es utilizada en un amplio abanico de sectores industriales por lo que la configuración de los sistemas solares térmicos es muy dispar. Existen numerosos parámetros para configurar como son el tipo de captador solar utilizado según la temperatura de operación requerida por el proceso y el fluido caloportador, la instalación de almacenamiento térmico para evitar horas de desabastecimiento o el punto de integración en el proceso industrial entre otros. Todos los sectores industriales y los diversos parámetros están recogidos y descritos en la base de datos creada para realizar el análisis estadístico. Dicha base de datos cuenta con 483 plantas registradas y se desarrolla en el contenido del trabajo. Con los datos obtenidos y tras realizar el estudio estadístico en el que se reflejan las principales configuraciones de sistemas solares térmicos en cuanto a tecnología de captación, punto de integración o sectores industriales según temperatura de operación entre otros. Se describen los resultados y conclusiones obtenidos.
Análisis de nuevas tecnologías para la obtención de materias primas para amoniaco
(2022) Guisado Falante, José Manuel; Chacartegui, Ricardo; Becerra Villanueva, José Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
La situación energética actual es insostenible tanto desde un punto de vista ecológico, ya que actualmente la mayoría de la energía producida proviene de la combustión de hidrocarburos con la contaminación inherente que conlleva, y el otro punto de vista es que es un recurso finito y cuyo fin no parece tan lejano. Actualmente, el mundo necesita combustibles nuevos, estos deben cumplir una serie de condiciones para que puedan ser considerados el combustible definitivo, en primer lugar, deben ser abundante en cualquier parte del mundo y por otra parte, deben ser respetuoso con el medio ambiente; de estas dos premisas aparecen los “Solar Fuel”, que son obtenido de la energía solar, además usan otros recursos abundantes y respetuosos con el medio ambiente como pueden ser el agua, el aire, el CO2, etc. El problema de la obtención de estos combustibles suelen estar asociados a problemas de distinta índole: Limitaciones de la tecnología actual, obtención posible pero económicamente inviable, etc. En este trabajo se desea analizar concretamente la obtención de amoniaco mediante el uso de recursos naturales: aire y agua además de analizar las distintas variables con el fin de obtener conclusiones sobre las distintas configuraciones y tecnologías disponibles para obtener conclusiones sobre la obtención del NH3 de la manera mas responsable.
Rutas de almacenamiento de energía basadas en Metanol
(2022) Rodríguez Pastor, Diego Antonio; Chacartegui, Ricardo; ; Becerra Villanueva, José Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
La transición energética ha tomado las energías renovables como pilar, a pesar de las restricciones de variabilidad climática con las que cuenta. El uso de sistemas de almacenamiento termoquímico se plantea como una opción de vital interés para escenarios futuros de gestión de la demanda y el suministro de energía eléctrica a red. En este trabajo se plantea el estudio de un sistema basado en metanol altamente flexible que hace uso de reacciones de metanación y desplazamientos para la producción de gas natural sintético. Se propone también un modelo basado en la conversión de metano a metanol, para completar el ciclo. En ambas rutas se podrá extraer potencia a partir de la combustión del gas natural producido a partir de un ciclo Joule-Brayton, así como aprovechar la potencia procedente de las reacciones exotérmicas en ciclos orgánicos de Rankine regenerativos. Se obtienen así rendimientos globales de conversión del 50 % para la ruta CH3OH-CH4 y del 43 % en la ruta CH4-CH3OH, a partir de ocho horas de almacenamiento en cada caso. Los costes nivelados de energía resultan de 0.10 €/kWh y 0.15 €/kWh, respectivamente. La integración del bloque de potencia con la configuración propuesta indica rendimientos para una turbina de gas de 100 MW del 35 % y del 10.5 % para ORC de 450 kW que usa Tolueno como fluido de trabajo.
Diagnosis tool for seawater desalination plants
(2022) Rojas Romero, Carolina; García Rodríguez, Lourdes; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
The main objective of this project is to create a tool capable of performing a manually configurable thermoeconomic analysis of desalination plants considering the following aspects: - Current state of desalination technology. - Updating of the economic costs of each of the components that go into operation in a desalination plant. - Obtaining graphs to help analyze plant operation. Once this tool is generated, the different graphs will be reviewed and having these graphs it is possible to perform a more exhaustive analysis of desalination processes, such as seeing how the location affects the operation of the plant, see how it affects the change in operating pressure and see how it influences the percentage of recovery to be obtained. Finally, a literature-based analysis of the current situation for the different plant configurations that can be used will also be carried out. In the same way, a review of the concentrate and the different methods of concentrate extraction that exist will be carried out.
Análisis del Performance Ratio en Instalaciones Fotovoltaicas
(2022) Collado Martín, Francisco; Lillo Bravo, Isidoro; Delgado Sánchez, José María; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El motivo de este trabajo es la realización de un análisis en profundidad del cálculo del rendimiento de plantas fotovoltaicas. Para ello, está generalmente extendido el uso del índice de rendimiento o Performance Ratio, definido a partir de una fórmula general enunciada en la IEC 61724 de las normas UNE-EN. Sin embargo, existen numerosos estudios en los que se ha tratado de calcular el índice de rendimiento de plantas fotovoltaicas a partir de otras fórmulas, bien modificando levemente la fórmula anteriormente mencionada, o bien definiendo parámetros similares que también reflejan el rendimiento de la planta de una manera o de otra. La finalidad de este trabajo es, principalmente, analizar si los estudios recientes han dado con una fórmula que sea similar o incluso mejor que la que se emplea de manera general según la IEC 61724, de manera que sirva para una rápida identificación de caídas de rendimiento en la planta por parte de los técnicos encargados de su mantenimiento.
Optimización de una instalación híbrida renovable con tecnologías termosolar y fotovoltaica
(2022) González Navarro, José María; Prieto Rios, Cristina; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Ante un panorama internacional en el que la producción de energía a partir de energías fósiles tiene fecha de caducidad cada día más próxima, aparece la imperante necesidad de acelerar la transición energética hacía un camino en el que lideren las energías renovables. Concretamente, en lo que a España se refiere, y focalizando el presente trabajo en la casuística de Andalucía, el recurso solar, y las tecnologías renovables que hacen uso de este tienen, o han de tener una especial relevancia en el avance hacia el cambio de paradigma. El objetivo de este documento es doble. Se trata de introducir la tecnología termosolar y la relevancia de esta en el territorio nacional, y, por otro lado, realizar un estudio comparativo de determinadas configuraciones de instalaciones solares a través del concepto de hibridación renovable.
Sistema control óptimo suelo radiante: software, hardware y pruebas
(2022) Ostos Reina, Javier; Sánchez Ramos, José; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El presente proyecto se ha estructurado en cuatro capítulos. En el primero de ellos se pone en contexto la importancia de varios conceptos primordiales para conocer el ámbito al que va enfocado el trabajo realizado, así como el término de SRI desarrollado en la EPBD. El concepto de Digital Twin se pone de manifiesto como importancia en el estudio del confort térmico en edificios tanto residenciales como no residenciales. En el segundo punto, se detalla la metodología que se ha seguido. En el tercer punto, se ha detallado, en primer lugar, el centro de experimentación donde se han desarrollado los experimentos realizados. Tras esto, se ha realizado la caracterización del edificio mediante la realización de una función de transferencia experimental (LBP) en ausencia de equipos de climatización. A continuación, se va a realizar la caracterización de dicho espacio mediante otra función de transferencia (LBS) con el funcionamiento de un equipo de acondicionamiento, en la que se va a poder obtener un sistema de predicción de la temperatura del aire en el interior de la habitación sensorizada en función del calor. Por último, mediante la instalación de un suelo radiante y la incorporación de bombas de calor aire/agua, se va a realizar el acoplamiento del panel con el recinto, obteniendo así, una tercera función de transferencia experimental en la cual se predice, en un tiempo relativamente corto de tiempo, la temperatura media del interior de la sala en función del calor del suelo transferido al aire del interior. Por último, se van a detallar algunos ejemplos de bibliografías encontradas, con las que se identifican otros métodos y estrategias de control del suelo radiante para sistemas de calefacción y/o refrigeración tanto en edificios residenciales como no residenciales.
Análisis de sistema de cocombustión con biomasa y solar en plantas de carbón
(2021) Franco Ildefonso Sánchez, Alexander; Chacartegui, Ricardo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
E n el presente trabajo se estudiará la posibilidad de hibridación de una planta de combustible fósil ,carbón lignito, con alguna fuente renovable como la biomasa o la termosolar. En los primeros capítulos se estudian las tecnologías actualmente utilizadas en plantas de potencia de ciclo Rankine y se presentan innovaciones en los sistemas de almacenamiento térmico de plantas termosolares. Sucesivamente se estudia el estado actual de las plantas de carbón en Europa y la posibilidad de re-potenciación de alguna de ellas con alguna fuente renovable. Para estudiar las ventajas de la hibridación de fuentes de energía, se modela una planta de combustible fósil en EBSILON®Professional en donde se realizan modificaciones para evaluar el resultado de la hibridación con biomasa con respecto a las eficiencias del ciclo y la cantidad de emisiones de CO2 y NOx de la planta inicial a base carbón. Finalmente se realiza un análisis paramétrico y se cuantifican las mejoras que se consiguen de la hibridación de fuente fósil con fuente renovable.
Estudio de la descarbonización de la central híbrida de HassiR’mel con la tecnología CSP
(2021) Saidoun, Riwen Amazighe; Prieto Rios, Cristina; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Actualmente el planeta está sufriendo de una crisis climática que ha causado el ser humano durante los últimos años por culpa del uso intensivo de los recursos naturales no renovables, el error estuvo en depender solo de ellos para generar electricidad y transportarnos, sustituyendo otras fuentes energéticas más renovables, relegándolas al olvido hasta que el obligados por el calentamiento global de la humanidad las retomó a finales del siglo XX. El objetivo de este trabajo es el estudio de la descarbonización de una central de ciclo combinado en Argelia. Para ello se ha optimizado el campo solar que la hibrida con el objetivo de reducirlas emisiones de CO2. Se realiza un análisis del estado de la planta actual, calculando con una simulación los parámetros importantes de la instalación. A continuación se hace un estudio sobre las diferentes tecnologías de solares y una vez completado se realiza una simulación sobre el campo solar óptimo que se podría instalar en la central térmica de Hassi R’mel. En este estudio se realiza una comparación entre el funcionamiento de la central sin campo y con el campo comparando el ahorro de las emisiones de CO2 al año y cuánto tiempo necesitaremos para amortizar la inversión gracias al ahorro hecho en el consumo de combustible y las emisiones de CO2.
Estudio y diseño de un sistema híbrido para producción de hidrógeno
(2022) Amrani, Lounes; Chacartegui, Ricardo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El objetivo de este proyecto es realizar un estudio técnico de una instalación híbrida de planta fotovoltaica para producción de hidrógeno con electrolizador. Además, se hará un estudio de las distintas tecnologías necesarias. En primer lugar, se realizará un estudio del panorama energético actual, para conocer el contexto energético mundial y la importancia que puede tener el hidrógeno en la descarbonización de nuestra economía. También se hará un estudio sobre los diferentes modos de producción de hidrógeno, así como de las tecnologías necesarias para cada uno de ellos. En segundo lugar, se hará un estudio del estado del arte de los electrolizadores y de la tecnología fotovoltaica. Posteriormente se realizará un diseño matemático de un modelo de electrolizador PEM con la finalidad de implementar una planta híbrida de producción de hidrógeno. Finalmente, se expondrán los resultados obtenidos a lo largo del trabajo. En estos resultados se apreciarán los efectos que pueden tener la presión y la temperatura de operación sobre el comportamiento del electrolizador. También evaluaremos la producción de hidrógeno con diferentes configuraciones de la planta fotovoltaica.
Simulación de una central de carbón e hibridación con tecnologías de concentración solar en Thermoflex
(2021) Gracia Gómez, Irving de; Sánchez Martínez, David Tomás; Santos Egea, Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En este trabajo se ha llevado a cabo una revisión literaria sobre el estado del arte de las plantas de carbón, seguidamente de los proyectos qué se están realizando para disminuir el consumo de carbón y, por tanto, las emisiones de CO2. También se ha realizado una simulación de una central de carbón de 350 MW en Thermoflex. Seguidamente se ha realizado un análisis de las posibles inyecciones de vapor que se podrían aplicar en una central de carbón con el objetivo de realizar una hibridación entre una planta convencional de carbón y una central de concentración solar, y así aprovechar los beneficios y las similitudes de ambas tecnologías en una planta hibridada. Posteriormente se presentan los resultados de las simulaciones realizadas y se analizan los resultados. Finalmente, se presenta una valoración global acerca de las hibridaciones, su potencial de descarbonización, las conclusiones y se incluyen los posibles trabajos a futuro.
Synthetic generation of Plausible Solar Years for long-term forecasting of solar radiation
(2021) Jiménez Valero, Paola; Larrañeta, Miguel; Moreno Tejera, Sara; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En este trabajo se mejora y se valida un algoritmo propuesto en estudios previos para generar series sintéticas de años solares plausibles (PSY). La metodología proporciona 100 años sintéticos en paso minutal de radiación global horizontal (GHI) y radiación directa normal (DNI) acoplados. El algoritmo requiere un conjunto de datos de 10 a 20 años de GHI y DNI acoplados en paso horario que se pueden obtener para la mayoría de las ubicaciones del mundo a partir de estimaciones de satélite. El algoritmo se evalúa en cinco emplazamientos seleccionados por su diferente tipo de clima según la clasificación de Koppen-Geiger. La evaluación se realiza en diferentes escalas temporales: anual, mensual, diaria y minutal. En todos los casos, las series sintéticas de años solares plausibles cubren una gama más amplia de escenarios que las series observadas, pero manteniendo su distribución. Los resultados sugieren que los PSY generados sintéticamente son capaces de reproducir la variabilidad natural del recurso solar en cualquier emplazamiento facilitando la simulación estocástica de los sistemas de aprovechamiento solar.
Diseño y simulación de un sistema de energía solar térmica para producción de vapor en un proceso de pasteurización
(2021) Ayuso Pecos, Alicia; Guerra Macho, José Julio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El presente trabajo de fin de máster tiene fines académicos, en concreto para la obtención del Máster en Sistemas de Energía Térmica por la Universidad de Sevilla. En él se estudia las instalaciones de energía solar térmica utilizadas en procesos industriales. La primera parte del proyecto se trata de una memoria descriptiva, donde se realiza un análisis de las tecnologías que se utilizan en el mercado, se clasifican por su configuración e integración en el proceso industrial. Además, se indican los sectores industriales donde se emplea la energía solar térmica y el rango de temperaturas de cada uno de ellos. Se muestran en este apartado de la memoria las características de las mayores plantas del mundo y de las principales plantas en España. Por otro lado, se modela un sistema de energía solar para un proceso de pasteurización en una fábrica de helados y gominolas. Se realiza el estudio analítico de la instalación, se simula dicha instalación y se comparan los resultados según distintas variables.
Diseño innovador de chimenea solar para edificios: modelado y optimización
(2021) Palomo Amores, Teresa Rocío; Álvarez Domínguez, Servando; Guerrero Delgado, María del Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética; Universidad de Sevilla. TEP143: Termotecnia
Conseguir los objetivos definidos por la Unión Europea en el horizonte 2030-250 y frenar los efectos del cambio climático, hacen esencial el empleo de técnicas de ahorro y eficiencia energética en todos los sectores económicos. El sector de la edificación comprende una gran parte del consumo mundial. Reducir la demanda energética de los edificios a través de técnicas pasivas que consigan aprovechar el potencial térmico del exterior, se convierte en la piedra angular de los movimientos actuales relacionados con el ahorro y la eficiencia energética. Unido a todo esto, se presenta la crisis sanitaria acutal provocada por el COVID-19, donde se ha puesto de manifiesto, más si cabe, la importancia de la calidad del aire en espacios interiores donde los habitantes de todo el mundo pasan la mayor parte de su tiempo. Así, el objetivo principal de este documento será el diseño y modelización de una técnica de ventilación pasiva consistente en una chimenea solar con capacidad de almacenamiento térmico durante el día y sistema de ventilación natural nocturna. Se optimiza la captación solar mediante el aumento del área de intercambio a través de la inclusión de aletas permitiendo aumentar el tiro generado en la chimenea. El documento incluye una primera parte de introducción, incluyendo el contexto actual, revisión de las estrategias de confort para interiores y se realiza una revisión de la literatura sobre chimenea solar. Se presenta el principio de funcionamiento general para las chimeneas solares, así como el diseño de la chimenea propuesta. Se presenta el modelo térmico en detalle, así como los resultados del análisis de sensibilidad para maximizar la componente solar y el estudio paramétrico para conocer la influencia de las distintas variables. Finalmente, se muestra el prototipo diseñado siguiendo el modelo térmico definido.

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