Propósito

El propósito de este espacio curricular es proporcionar a los estudiantes una comprensión completa de las fuentes de energía renovable, sus aplicaciones, beneficios y desafíos. Se busca fomentar la conciencia ambiental y capacitar a los estudiantes para trabajar en la planificación, desarrollo e implementación de proyectos de energías renovables.

Objetivos

Que el estudiante

• Comprenda los conceptos fundamentales de las energías renovables, incluyendo tipos, características y ventajas.

• Evalúe y analice la viabilidad técnica y económica de proyectos de energías renovables.

• Identifique y aplique tecnologías de generación de energía renovable, como la solar, eólica, hidroeléctrica, biomasa y geotérmica.

• Comprenda los impactos ambientales y sociales de las energías renovables y desarrolle soluciones sostenibles.

Contenidos mínimos

• Introducción a las Energías Renovables: definición y clasificación de las energías renovables. Importancia y ventajas de las energías renovables.

• Principios de generación de energía solar.

• Tipos de sistemas solares (fotovoltaicos y térmicos).

• Fundamentos de la energía eólica. Tipos de aerogeneradores y diseño de parques eólicos.

• Principios de generación de energía hidroeléctrica. Tipos de plantas hidroeléctricas.

• Fuentes de biomasa y procesos de conversión.

• Producción de biogás a partir de residuos orgánicos. Aplicaciones de la biomasa y biogás en la generación de energía.

Programa de Estudios Ampliado: Energías Renovables

Estructura General

• Nivel: Superior Terciario

• Duración: 16 clases (64 horas cátedra totales)

• Régimen: Cuatrimestral

Unidades Temáticas y Cronograma Clase por Clase

Bloque 1: Contexto Energético y Fundamentos

• Introducción a la Matriz Energética Global y Local

  • Crisis climática, transición energética y descarbonización.

  • Matriz energética mundial vs. matriz nacional/regional.

  • Definición, clasificación y potencial de los recursos renovables.

• Marco Regulatorio, Legal y Mercado Eléctrico

  • Leyes de fomento a las energías renovables y generación distribuida (prosumidores).

  • Funcionamiento del mercado eléctrico tradicional vs. mercados de energía limpia.

  • Políticas públicas e incentivos fiscales.

Bloque 2: Energía Solar Térmica y Fotovoltaica

• Geometría Solar y Recurso Irradiativo

  • Movimiento aparente del sol, ángulos solares y cartas de trayectoria.

  • Medición de la radiación: irradiancia directa, difusa y albedo. Instrumentos de medición.

  • Optimización de la inclinación y orientación de colectores/paneles.

• Energía Solar Térmica (EST)

  • Colectores de placa plana, tubos de vacío y sistemas de concentración.

  • Circuitos hidráulicos: termosifón vs. circulación forzada.

  • Dimensionamiento básico para agua caliente sanitaria (ACS) residencial e industrial.

• Energía Solar Fotovoltaica (FV) - Fundamentos y Componentes

  • El efecto fotovoltaico. Células de silicio (mono, poli, amorfo) y nuevas tecnologías.

  • Componentes de un sistema FV: módulos, inversores (string, microinversores), reguladores de carga y estructuras de soporte.

• Sistemas Fotovoltaicos Aislados (Off-Grid) y Almacenamiento

  • Sistemas autónomos con acumulación.

  • Tecnologías de baterías (Plomo-ácido, Gel, Litio) y su gestión de ciclo de vida.

  • Cálculo y dimensionamiento de un sistema aislado para consumos típicos.

• Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red (On-Grid) e Híbridos

  • Inversores de red y sincronización. Inyección de excedentes.

  • Sistemas híbridos con respaldo.

  • Introducción a software de simulación (ej. PVSol, Helioscope o PVGIS).

Bloque 3: Energía Eólica

• El Recurso Eólico y la Física del Viento

  • Origen del viento, perfil aerodinámico y rugosidad del terreno.

  • Distribución estadística de la velocidad del viento (Curva de Weibull).

  • Medición del recurso: anemómetros y torres de prospección.

• Tecnología de Aerogeneradores

  • Clasificación: eje vertical (VAWT) vs. eje horizontal (HAWT).

  • Componentes principales: palas, buje, multiplicadora, generador y sistemas de control.

  • Límite de Betz y curva de potencia de un aerogenerador.

• Parques Eólicos y Microeólica

  • Diseño y distribución de aerogeneradores en un parque (efecto estela).

  • Instalaciones de baja potencia (microeólica) para zonas rurales o urbanas aisladas.

  • Desafíos de integración a la red de transporte eléctrico.

Bloque 4: Hidroenergía, Biomasa y Otras Fuentes

• Energía Hidroeléctrica de Pequeña y Mediana Escala

  • Ciclo hidrológico y evaluación del recurso: caudal y salto neto.

  • Centrales de pasada (filo de agua) vs. centrales con embalse y de bombeo.

  • Tipos de turbinas hidráulicas (Pelton, Francis, Kaplan) y criterios de selección.

• Biomasa Sólida y Procesos de Conversión Térmica

  • Tipos de biomasa: residual, cultivos energéticos y forestal.

  • Procesos termoquímicos: combustión, pirólisis y gasificación.

  • Aplicaciones: calderas de pellets, redes de calor distrital (district heating) y cogeneración.

• Biogás y Otras Tecnologías Renovables

  • Conversión bioquímica: digestión anaeróbica de residuos orgánicos (efluentes, RSU).

  • Diseño y operación de biodigestores. Purificación del biogás (upgrading a biometano).

  • Principios básicos de Energía Geotérmica (alta y baja entalpía) y Energía Mareomotriz.

Bloque 5: Integración, Viabilidad y Proyecto Final

• Evaluación de Impacto Ambiental y Social

  • Ciclo de vida de las tecnologías renovables (huella de carbono de fabricación y disposición).

  • Impactos locales: uso del suelo, fauna aviaria, ruido, impacto visual y gestión de residuos tecnológicos (paneles y baterías en desuso).

• Viabilidad Económica y Financiera de Proyectos

  • Estructura de costos: CAPEX (inversión inicial) y OPEX (operación y mantenimiento).

  • Indicadores financieros aplicados: VAN (Valor Actual Neto), TIR (Tasa Interna de Retorno) y LCOE (Costo Nivelado de la Energía).

  • Período de repago (Payback).

• Defensa de Proyectos Integradores y Cierre

  • Presentación grupal del diseño, dimensionamiento y análisis económico de una solución renovable real para un caso de estudio (ej. una pyme, una escuela rural o un barrio residencial).

  • Evaluación final y conclusiones del curso.