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Ilustraciones Los sistemas de almacenamiento con baterías a escala de transmisión y distribución representan una tecnología de incipiente desarrollo en el contexto de la transformación energética en Colombia. Estos sistemas revisten gran interés por los beneficios técnicos y económicos asociados a su operación en todos los niveles de la cadena de suministro de energía. Uno de los desafíos a nivel global asociados a esta tecnología consiste en la definición de productos y modelos de remuneración para capitalizar los beneficios mencionados, que sean atractivos para los inversionistas a la vez que promueven la eficiencia en costos de la red. El objetivo del presente trabajo es proponer y evaluar modelos de remuneración para un caso práctico de un sistema de almacenamiento con baterías conectado en la red de distribución de la ciudad de Barranquilla, Colombia. Inicialmente, se identifican los servicios aplicables al mercado colombiano bajo las condiciones regulatorias actuales y se plantean mecanismos para la captura de valor asociado a dichos servicios, por parte del inversionista, a partir de referentes de mercados internacionales. Los mecanismos planteados consideran ingresos por recuperación regulada de costos, por participación en mercados de energía y servicios complementarios. El trabajo permitirá dar una idea preliminar, a inversionistas, reguladores y planeadores, del esquema de remuneración que mejor captura el valor para los sistemas de almacenamiento con baterías a gran escala en Colombia, al tiempo que identifica barreras regulatorias para una mayor explotación del potencial económico de dichos sistemas. (texto tomado de la fuente) Transmission and distribution-scale battery energy storage systems are a technology of growing development in the context of the Colombian energy-transition process. These systems attract major interest due to the technical and economic benefits associated to their operation, in every level of the energy supply chain. One of the global challenges related to this technology consists in the definition of products and revenue models to capitalize the benefits, that is attractive to investors while promotes grid cost-efficiency. The aim of this work is to propose and to evaluate revenue models for a battery energy storage system to be installed in the distribution grid of Barranquilla, Colombia. First, the services applicable to these systems under current regulatory framework will be identified. There will be presented mechanisms for the investor to capture the value associated to these services, based on the reference of international markets. The proposed mechanisms will consider cost-based, energy market and ancillary services revenue streams. The work will give investors, regulators and grid planners, a preliminary approach to the revenue stream which allows the most value capture to transmission and distribution-scale battery energy storage systems in Colombia, while identifying regulatory barriers for a wider exploitation of the potential economic benefits from these systems. Maestría Magíster en Ingeniería - Sistemas Energéticos Área curricular de Ingeniería Química e Ingeniería de Petróleos

Este artículo propone plantear un modelo matemático para el diseño del sistema de almacenamiento de la energía que se recupera en un vehículo, en el contexto del funcionamiento de un sistema de transporte masivo eléctrico tipo metro. Para realizar adecuadamente la tarea por medio de supercapacitores, se toman en cuenta los cambios en las magnitudes físicas que afectan directamente los consumos y recuperaciones energéticas que se obtienen por medio de simulaciones sucesivas georreferenciadas con SUMO, de tal software se obtiene la potencia requerida en cada momento del recorrido y que es dato de entrada del modelo de los elementos de almacenamiento en Simulink de Matlab. Se plantea la estrategia para determinar la cantidad de energía disponible en diferentes escenarios, mismos que modifican la forma en que han sido aplicados los frenos eléctricos regenerativos. Aspectos como la demanda que genera el transporte masivo tipo metro, el frenado regenerativo y los supercapacitores también se abordan. Los resultados de este modelo incluyen la obtención del voltaje en el sistema de almacenaje durante todo el trayecto del metro. This paper proposes a mathematical model for the design of the storage system. This system is for the energy that is recovered in a huge vehicle. The vehicle is employed on context of an electric massive transportation as a subway. In order to accomplish the task with supercapacitors, some aspects are taken into account. The physical variables that affect directly the electrical energy consumption and recovery. The energy profile is obtained through successive georeferenced simulations on SUMO. The software allows to get the power that is required on every moment of the simulated journey. This data is employed as input for the model of storage elements on Simulink. Then, the authors propose a strategy to establish the quantity of energy that is available on different type of scenarios that are established on this paper. The changes modify the way electric regenerative braking is employed. Some aspects that the authors take account include the passengers demand, acceleration, deceleration and speed of a subway. The regenerative braking and supercapacitors main characteristics are also approached. The results of math modelling include to get the voltage on the storage system during all the journey of the subway.

El trabajo muestra el Ciclo de Mejora en el Aula (CIMA) implementado en la asignatura de Centrales Solares del Grado de Ingeniería de la Energía, y en concreto, en la tecnología de concentración cilindropabólica. El objetivo de esta tercera edición del CIMA en esta asignatura es la comprensión de los conceptos fundamentales de todos los componentes claves de la tecnología, lo que incluye el campo solar, el fluido caloportador y los sistemas de almacenamiento. Tras la implementación de un modelo metodológico basado en las ideas de los alumnos y en las actividades de contrate, el CIMA implementado ha cumplido con los objetivos establecidos. The work shows the Cycle of Improvement in the Classroom (CIMA) implemented in the subject of Solar Power Plants of the Degree in Energy Engineering, and specifically, in the technology of hydrobolic concentration. The objective of this third edition of CIMA in this subject is the understanding of the fundamental concepts of all the key components of technology, including the solar field, heat transfer fluid and storage systems. After the implementation of a methodological model based on the ideas of the students and the contracting activities, the CIMA implemented has fulfilled the established objectives.

Els supercondensadors o condensadors electroquímics són dispositius capaços d'emmagatzemar i alliberar energia en un període de temps curt, sent crucials pels sistemes elèctrics d'alta potència. El desenvolupament de supercondensadors d'alta capacitat d'emmagatzematge d'energia és clau per avançar cap a una societat basada en la electricitat sostenible. Per tant, és necessari el desenvolupament de tecnologies de fabricació innovadores i de nous materials amb alt rendiment pels elèctrodes. Aquesta tesi es centra en la investigació de la síntesi d'elèctrodes compostos de materials basats en carboni decorats amb nanoestructures d'òxids metàl·lics. La fabricació es va realitzar mitjançant la tècnica de "reactive inverse matrix assisted pulsed laser evaporation" (RIMAPLE), una tècnica d'un pas únic amb alt potencial per la síntesi de nanocompostos complexos. S'han fabricat elèctrodes multicomponents basats en òxid de grafè reduït, nanotubs de carboni de varies capes y nanopartícules d'òxid de níquel. S'ha aconseguit el dopatge amb nitrogen dels nanomaterials de carboni utilitzant diversos precursors, aconseguint un augment del rendiment dels elèctrodes. A més, s'han utilitzat altres nanopartícules. Els elèctrodes compostos dels materials basats en carboni decorats amb nanoestructures d'òxid de ceri revelen rendiments prometedors. S'han seguit diferents síntesis per millorar les seves propietats, obtenint efectes sinèrgics amb la co-síntesi de nanoestructures d'òxid de manganès. S'han fabricat dispositius funcionals demostrant l'ús pràctic dels elèctrodes sintetitzats. Los supercondensadores o condensadores electroquímicos son dispositivos capaces de almacenar y liberar energía en un período corto de tiempo, siendo cruciales para los sistemas eléctricos de alta potencia. El desarrollo de supercondensadores con alta capacidad de almacenar energía es clave para avanzar hacia una sociedad basada en la electricidad sostenible. Por lo tanto, es necesario desarrollar tecnologías de fabricación innovadoras y nuevos materiales con alto rendimiento para los electrodos. Esta tesis se centra en la investigación de la síntesis de electrodos compuestos de materiales basados en carbono decorados con nanoestructuras de óxidos metálicos. La fabricación se realizó mediante la técnica "reactive inverse matrix assisted pulsed laser evaporation" (RIMAPLE), una técnica de un único paso con alto potencial para la síntesis de nanocompuestos complejos. Se han fabricado electrodos multicomponentes basados en óxido de grafeno reducido, nanotubos de carbono de varias capas y nanopartículas de óxido de níquel. Se ha logrado el dopaje con nitrógeno de los nanomateriales de carbono usando diversos precursores, alcanzando un aumento del rendimiento de los electrodos. Además, se han usado otras nanopartículas. Los electrodos compuestos de materiales basados en carbono decorados con nanoestructuras de óxido de cerio revelan rendimientos prometedores. Se han seguido diferentes síntesis para mejorar sus propiedades, obteniendo efectos sinérgicos con la co-síntesis de nanoestructuras de óxido de manganeso. Se han fabricado dispositivos funcionales demostrando el uso práctico de los electrodos sintetizados. Supercapacitors or electrochemical capacitors are devices capable to store and release energy in a short time, being crucial for high power electric systems. The development of supercapacitors with higher capability to store energy is key for the advance to a sustainable electrified society. Thus, new high-performance electrode materials as well as innovative fabrication technologies need to be developed. The research of this thesis is focused on the synthesis of composite electrodes constituted by carbon-based materials decorated with metal oxide nanostructures. The fabrication was performed through the reactive inverse matrix assisted pulsed laser evaporation (RIMAPLE) technique, a single-step laser deposition technique with high potential for the synthesis of complex nanocomposites. Multicomponent electrodes based on reduced graphene oxide, multiwall carbon nanotubes and nickel oxides nanoparticles were produced. The nitrogen-doping of the carbon nanomaterials was accomplished by using different precursors, leading to an enhancement of the performance of the electrodes. Furthermore, the alternative use of different types of nanoparticles was tested. Electrodes composed of carbon-based materials decorated with cerium oxide nanostructures disclosed promising performance. Different synthesis paths were followed for their improvement, obtaining synergistic effects with the co-synthesis of manganese oxide nanostructures. Functional devices were also fabricated demonstrating the practical use of the synthesized electrodes.

El presente estudio experimental tiene como finalidad caracterizar un conjunto motogenerador de 3,5 [kW] que opera con biogás y dos baterías AGM de 12 [V] y 300 [Ah] cada una. La máxima eficiencia del motogenerador fue de 15,329 [%]. Las cargas de las baterías durante los primeros 10 minutos evidenciaron un incremento considerable del voltaje. A su vez, durante el mismo período de tiempo, el porcentaje de carga aumentó de manera drástica. Se muestra que la información del tiempo de descarga proporcionada por el fabricante no se asemeja al tiempo medido en el estudio. El estudio concluye que la manera más eficiente de utilizar un motogenerador es conectando cargas altas sin sobrepasar el amperaje máximo indicado. También se puede concluir que, el consumo de gas natural fue prácticamente constante conectando cargas altas o bajas. Cabe anotar que el motogenerador funcionó, sin problemas, con gas natural, a pesar de que está diseñado para operar con biogás. (Texto tomado de la fuente) The purpose of this experimental study is to characterize a 3.5 [kW] motor generator set that operates with biogas and two AGM batteries of 12 [V] and 300 [Ah] each. The maximum efficiency of the motor generator was 15,329 [%]. The battery charges during the first 10 minutes showed a considerable increase in voltage. In turn, during the same period of time, the load percentage increased dramatically. It is shown that the discharge time information provided by the manufacturer does not resemble the time measured in the study. The study concludes that the most efficient way to use a motor generator is by connecting high loads without exceeding the maximum amperage indicated. It can also be concluded that the consumption of natural gas was practically constant connecting high or low loads. It should be noted that the motor generator worked with natural gas without problems, despite the fact that it is designed to operate with biogas. Maestría

Se analiza el funcionamiento de un sistema fotovoltaico conectado a red en una vivienda unifamiliar en la Ciudad de Buenos Aires de un usuario-generador enmarcado bajo la ley de generación distribuida (Ley 27424/2017), a fin de cuantificar los ahorros esperables en las facturas del servicio eléctrico sin y con un sistema de almacenamiento de energía eléctrica. La vivienda tiene un consumo anual levemente superior a 4000 kWh/año. En la misma se ha instalado un sistema fotovoltaico de 1,9 kWp con un inversor de 1,5 kW, operativo desde septiembre de 2020, el cual genera aproximadamente 2700 kWh/año, abasteciendo 31 % del consumo de la vivienda e inyectando a la red pública 53 % de la energía generada (equivalente a 47 % de autoconsumo). Con el agregado simulado de un sistema de almacenamiento de tecnología Li-ion de 4,8 kWh, el autoconsumo se elevaría a 75 %. Considerando el modelo de facturación neta establecido por dicha ley, el ahorro anual resultó ser claramente insuficiente para recuperar la inversión inicial en un plazo razonable. En la situación actual y mientras no se modifique la política de subsidios a la generación convencional, el logro de un cambio de escala en la instalación de sistemas fotovoltaicos conectados a la red por parte de clientes residenciales requiere la implementación de los beneficios previstos en la Ley 27424, en especial bonificación sobre el costo de capital, financiamiento a tasa subsidiada y precio adicional de incentivo a la energía generada., The performance of an on-grid photovoltaic system in a single-family home in the City of Buenos Aires of a prosumer framed under the distributed generation law (Law 27424/2017) is analyzed in order to quantify the expected savings in electric service bills without and with an electric energy storage system. The house has an annual consumption slightly above 4000 kWh/year. A 1.9 kWp photovoltaic system with a 1.5 kW inverter has been installed in it, operational since September 2020. The system generates approximately 2700 kWh/year, supplying 31% of the house's consumption and injecting 53% of the generated energy into the public grid (equivalent to 47% of self-consumption). With the addition of a 4.8 kWh Li-ion storage system, self-consumption would rise to 75%. Considering the net billing model established by said law, the annual savings proved to be clearly insufficient to recover the initial investment within a reasonable period of time. In the current situation and until the subsidy policy for conventional generation is modified, the achievement of a change of scale in the installation of grid-tied photovoltaic systems by residential customers requires the implementation of benefits provided for in the Law 27424, specifically bonus on the cost of capital, financing at a subsidized rate and additional feed-in tariff for the generated energy., Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES)

[ES] Las baterías eléctricas son dispositivos que almacenan la energía en forma de energía química. Constan de tres elementos básicos siempre presentes: terminal positivo o cátodo, un terminal negativo o ánodo, y un electrolito Los principales tipos de baterías eléctricas son de plomo-ácido, de ion-litio, de níquel-cadmio, de níquel-metal hidruro y de tipo zebra. Los supercondensadores son dispositivos que almacenan la energía en forma de campo eléctrico. Destacan por sus características de gran capacitancia, su capacidad de entregar y absorber grandes picos de potencia. Los principales tipos de supercondensadores son de doble capa eléctrica o EDLC, pseudocondensadores o condensadores híbridos. Se lleva a cabo un estudio técnico para la sustitución de una batería de ácido-plomo en un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) presente en la Universidad de León. Se llevan a cabo tres diseños diferentes a partir de los cálculos realizados de las condiciones iniciales en que se encuentra el SAI. El primero de los diseños asocia supercondensadores en serie y en paralelo. El segundo de los diseños asocia supercondensadores en paralelo junto con un convertidor de CC/CC de tipo elevador de tensión. El tercer y último diseño busca una batería comercial de supercondensadores que cumpla con los requisitos del diseño. Una vez llevado a cabo los pertinentes estudios de los tres diseños diferentes, se descartan el primero diseño por motivos económicos y el segundo por motivos técnicos, quedando como diseño final el tercer modelo

[ES] A lo largo de la historia la energía ha constituido una pieza clave para el desarrollo de la humanidad. Desde mediados del siglo XX se experimenta un aumento de la población mundial, pasando de 2.600 millones de personas en 1950 a 7.875 millones de personas actualmente . Este hecho provocó la necesidad de ampliar la oferta de combustibles para cubrir la demanda energética, acrecentando las emisiones de dióxido de carbono. Este último ha generado un fenómeno perjudicial para la salud ambiental de la tierra, conocido como cambio climático. Actualmente, la solución pasa por generar un cambio en el sistema energético del mundo, lo que se traduce en apoyar e impulsar las tecnologías energéticas que generan reducidas o nulas emisiones de CO_2, como es el caso de las energías renovables. Sin embargo, uno de los inconvenientes que supone el uso de estas energías renovables son las fluctuaciones que sufre su producción acorde a las condiciones ambientales (momento del día y estación del año). El sistema de producción de energía renovable sigue siendo incapaz de satisfacer la demanda y es necesario desarrollar soluciones que permitan el almacenamiento de energía para asegurar su disponibilidad cuando la producción sea nula. En este sentido, la Unión Europa se plantea como reto la creación de una industria de fabricación de baterías de iones de litio, que además de impactar de forma positiva en la vertiente económica y formación de empleo, asegure que los componentes se produzcan de la manera más sostenible posible. Es por esto que surge la oportunidad de proponer un estudio de mercado de este producto, para conocer y proponer alternativas en las que se pueda involucrar empresas de la Comunidad Valenciana. De tal forma, les permitirían cumplir con las políticas de reducción de emisiones que plantea periódicamente la Comunidad, en consonancia con los objetivos ambientales europeos. Por último, se propondrán cuatro alternativas de fábricas de este tipo de baterías en función de la capacidad de almacenamiento de estas. Así, se podrá proponer la opción más rentable en un horizonte de 10 años, [EN] Throughout history, energy has been a key element for the development of humanity. Since the middle of the 20th century, there has been an increase in the world population, from 2,600 million people in 1950 to 7,875 million people today . This fact caused the need to expand the supply of fuels to meet energy demand, increasing carbon dioxide emissions. The latter has generated a phenomenon that is detrimental to the earth's environmental health, known as global warming. Currently, the solution is to generate a change in the world's energy system, which translates into supporting and promoting energy technologies that generate low or no CO_2 emissions, sucha as renewable energy. However, one of the drawbacks of the use of these renewable energies are the fluctuations that their production undergoes according to the environmental conditions (time of day and season of the year). The renewable energy production system is still unable to meet demand and it is necessary to develop solutions that allow energy storage to ensure its availability when production is zero. In this point, the European Union sets itself the challenge of creating an industry for the manufacture of lithium-ion batteries, which, in addition to having a positive impact on the economic aspect and job training, ensures that the components are produced in the most sustainable posible way. This is why the opportunity arises to propose a market study for this product, to learn about and propose alternatives in which companies from the Valencian Community can get involved. In this way, they would allow them to fulfill with the emission reduction policies periodically proposed by the Community, according with European environmental objectives. Finally, four alternatives for factories of this type of batteries will be proposed depending on their storage capacity. Thus, the most profitable option can be proposed in a 10-year horizon.

El presente trabajo de investigación, propone un óptimo control terciario de Micro-redes (MR) en Corriente Continua (CC), basado en programación lineal entera mixta. En efecto, el estudio se fundamentará en alcanzar un control terciario en MR de CC para la estabilidad y confiabilidad del sistema establecido. Las Micro-redes se caracterizan por obtener sistemas que complementan la generación de electricidad y el acopio energético, por ende, son capaces de aminorar las pérdidas de transmisión, y de esta forma mejorar la eficiencia. Naturalmente, se encuentran enlazadas a una red central convencional, tomando en cuenta que se pueden desconectar, permitiendo una función autónoma. Por ende, el sistema establecerá que la MR podrá trabajar de forma sólida dentro de los estándares establecidos, tomando en cuenta que se realizará en un sistema robusto, por lo tanto, su gestión eléctrica tendrá una estabilidad optima en el interior del sistema. De manera que, para la simulación y visualización de resultados, se empleara las herramientas matemáticas tales como: Matlab / Simulink. The present research work proposes an optimal tertiary control of Micro networks (MR) in Direct Current (CC), based on mixed integer linear programming. Indeed, the study will be based on achieving a tertiary control in DC MR for the stability and reliability of the established system. Micro-grids are characterized by obtaining systems that complement electricity generation and energy storage, therefore, they are capable of reducing transmission losses, and thus improve efficiency. Naturally, they are linked to a conventional central network, taking into account that they can be disconnected, allowing an autonomous function. Therefore, the system will establish that the MR will be able to work solidly within the established standards, taking into account that it will be carried out in a robust system, therefore, its electrical management will have optimal stability within the system. So, for the simulation and visualization of results, mathematical tools such as: Matlab / Simulink will be used

En este trabajo se presenta la generación de modelos matemáticos que buscan el menor valor final de la factura de energía para usuarios residenciales e industriales, a través de la programación de cargas flexibles y con inclusión de sistemas de almacenamiento con inyección de sistemas fotovoltaicos, sin alterar la demanda final energética. Apalancado por la estructuración de cargos horarios de la Resolución CREG 015 del 2018 obteniendo tarifas horarias en tres niveles diferentes siguiendo una lógica similar a los esquemas de respuesta de la demanda denominados Time of Use (ToU) This work presents the generation of mathematical models that reach the lowest final value of energy billing for residential and industrial users, through program flexible loads and including storage systems with injection of photovoltaic systems, without altering the final electrical demand. Leveraged by the structuring of hourly charges from CREG Resolution 015 of 2018, obtaining hourly rates at three different levels following a logic like the demand response schemes called Time of Use (ToU). Magíster en Energía y Sostenibilidad Magíster en Ingeniería Electrónica Maestría

Aquest projecte inclou l’estudi tècnic i de mercat previ al llançament de la solució Wiser Energy Center, de Schneider Electric, a Espanya. Conjuntament, s’ha realitzat una eina de càlcul pel dimensionat de l’ecosistema elèctric residencial associat i la seva rendibilitat econòmica. L’estudi de mercat s’ha focalitzat en l’estat d’implantació i perspectives de futur de l’autoconsum energètic, el vehicle elèctric, l’emmagatzematge d’energia i diferents solucions de gestió energètica d’òptica residencial tenint en compte els canvis produïts fins al mes de juny de 2021 en l’àmbit del sector elèctric. L’estudi tècnic s’ha centrat en l’obtenció i justificació dels requisits normatius de la regulació aplicable a instal·lacions domèstiques dels aspectes constructius de les instal·lacions elèctriques en baixa tensió. Finalment, la calculadora de dimensionat elaborada amb Excel contempla l’aproximació als consums de qualsevol llar a partir d’introduir diferents inputs relatius als seus elements constructius i les càrregues elèctriques associades. Posteriorment, s’ha realitzat l’aproximació econòmica i constructiva de la solució del quadre general, a més d’una instal·lació fotovoltaica híbrida. Per a la confecció del treball s’han emprat fulls de dades de fabricants de material elèctric i institucions oficials. Addicionalment, s’ha atès a seminaris telemàtics, entrevistat a professionals dels àmbits d’estudi i realitzat cerca bibliogràfica. L’estudi tècnic i de mercat clouen que la gestió de la demanda genera, proporcionalment, una major rendibilitat en grans habitatges amb sistemes d’obtenció tèrmics ineficients. Sent positiu també, el ROI, en instal·lacions amb bombes de calor. Este proyecto incluye el estudio técnico y de mercado previo al lanzamiento de Wiser Energy Center, de Schneider Electric, en España. Conjuntamente, se ha realizado una calculadora para el dimensionado del ecosistema eléctrico residencial asociado y su rentabilidad económica. El estudio de mercado se ha focalizado en el estado de implantación y perspectivas de futuro del autoconsumo energético, el vehículo eléctrico, el almacenamiento de energía y diferentes soluciones de gestión energética de óptica residencial. El estudio técnico se ha centrado en la obtención y justificación de los requisitos normativos de la regulación aplicable a las instalaciones eléctricas en baja tensión en vivienda. Finalmente, la calculadora de dimensionado elaborada con Excel contempla la aproximación a los consumos de cualquier hogar a partir de introducir diferentes inputs relativos a sus elementos constructivos y cargas eléctricas asociadas. Posteriormente, se realiza la aproximación económica y constructiva de la solución del cuadro general, además de una instalación fotovoltaica híbrida. Para la confección del trabajo se han empleado hojas de datos de fabricantes de material eléctrico e instituciones oficiales. Adicionalmente, se ha atendido a seminarios telemáticos, entrevistado a profesionales de los ámbitos de estudio y realizado busca bibliográfica. El estudio técnico y de mercado concluyen que la gestión de la demanda genera, proporcionalmente, una mayor rentabilidad en grandes viviendas con sistemas de generación térmica ineficientes. Siendo positivo también, el ROI, en instalaciones con bombas de calor. This project includes the technical and market study prior to the launch of Schneider Electric's Wiser Energy Center in Spain. In addition, a calculator has been developed for the sizing of the associated residential electricity ecosystem and its economic profitability. The market study determined the state of implementation and prospects of energy self-consumption, electric vehicles, energy storage and different residential energy management solutions. The technical study focused on obtaining and justifying the regulatory requirements of the regulations applicable to low-voltage electrical installations in housing. Finally, the sizing calculator developed with Excel provides an approximation of the consumption of any home by introducing different inputs relating to its construction elements and associated electrical loads. Subsequently, the economic and constructive approximation of the general switchboard solution is carried out, in addition to a hybrid photovoltaic installation. Data sheets from manufacturers of electrical material and official institutions have been used for the preparation of the work. In addition, webinars were attended, professionals in the fields of study were interviewed and a literature search was carried out. The technical and market study concluded that demand-side management generates a proportionally higher ROI in large households with inefficient thermal generation systems. The ROI is also positive in installations with heat pumps. Objectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminant Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles Objectius de Desenvolupament Sostenible::13 - Acció per al Clima

Dado el auge de las nuevas tecnologías, se ha motivado la implementación de nuevos servicios relacionados con la implementación de generación con energía renovable, lo cual conlleva a un dinamismo de la curva de carga. Con base a lo citado, el sistema eléctrico tiene que estar preparado para mitigar la variación tanto en la generación como en la demanda, aspecto por el cual es requirente el uso de sistemas de almacenamiento de energía (SAE), lo que permitirá minimizar costos a nivel operativo para el abastecimiento de la demanda y dinamizar el abastecimiento de la demanda. Por lo citado, el presente trabajo desarrolla un modelo de optimización para determinar el despacho económico dinámico considerando la incorporación de sistemas de almacenamiento de energía (SAE) en el sistema eléctrico para el uso eficiente de energía renovable, cuyo objeto será minimizar el costo operativo aplicando las restricciones asociadas al abastecimiento de la demanda y las restricciones asociadas a la energía entregada, almacenada y sus límites. Given the rise of new technologies, the implementation of new services related to the implementation of generation with renewable energy has been motivated, which leads to a dynamism of the load curve. Based on the aforementioned, the electrical system has to be prepared to mitigate the variation in both generation and demand, an aspect for which the use of energy storage systems (SAE) is required, which will minimize costs to operational level to supply demand and boost supply of demand. Therefore, this work develops an optimization model to determine the dynamic economic dispatch considering the incorporation of energy storage systems (SAE) in the electrical system for the efficient use of renewable energy, whose objective will be to minimize the operating cost by applying the restrictions associated with the supply of demand and the restrictions associated with the energy delivered, stored and their limits.

A 16 años del gran descubrimiento del grafeno los focos de atención vuelven a estar en este material con el reporte de su comportamiento superconductor dependiendo del apilado de sus capas. Sin embargo, su nombre durante estos últimos años no solo se ha relacionado a la superconductividad, sino que ha sido relacionado con una diversidad muy amplia de aplicaciones, en disciplinas muy diversas, entre las que cabe mencionar: materiales opto-electrónicos, electrodos para catálisis, dispositivos para tratamiento de desechos, biosensores, entre otros. Esto ha hecho que un gran número de grupos de investigación se hayan interesado no solo en estudiar sus propiedades, sino también en investigar nuevos métodos sintéticos que puedan ser escalables a niveles industriales, sin perder sus propiedades electrónicas y mecánicas. A pesar de los numerosos estudios y los recursos invertidos en grafeno no todas las aplicaciones han llegado a ser una realidad, en esta revisión se muestran algunas de las más exitosas. 16 years after the great discovery of graphene, the focus and attention are again on this material after the report of its superconducting behavior depending on the stacking of its layers. The graphene has not only been related to superconductivity but has also been related to a wide diversity of applications, in very diverse disciplines. Among them, we can mention: Opto-electronic materials, electrodes for catalysis, devices for waste-water treatment, biosensors, batteries, and solar cells. This has caused a large number of research groups to be interested not only in the study of its properties, but also in the research of new synthetic methods that can be scaled to industrial levels, without losing its electronic and mechanical properties. Despite numerous studies and resources invested in graphene, not all applications have become a reality, some of the most successful are shown in this review. 16 anos após a grande descoberta do grafeno, o foco e as atenções voltam a ser neste material com o relato de seu comportamento supercondutor em função do empilhamento de suas camadas. No entanto, seu nome nos últimos anos não tem sido apenas relacionado à supercondutividade, mas tem sido relacionado a uma diversidade muito ampla de aplicações, em disciplinas muito diversas. Entre eles podemos citar: materiais optoeletrônicos, eletrodos para catálise, dispositivos para tratamento de águas residuais, biossensores, baterias e células solares. Isso fez com que um grande número de grupos de pesquisa se interessassem não apenas em estudar suas propriedades, mas muitas pesquisas também foram feitas na geração de métodos sintéticos que pudessem ser dimensionados para níveis industriais, sem perder suas propriedades eletrônicas e mecânicas. Apesar dos inúmeros estudos e recursos investidos em grafeno, nem todas as aplicações se tornaram realidade, algumas das mais bem-sucedidas são apresentadas nesta revisão. UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigación en Electroquímica y Energía Química (CELEQ) UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales (CICIMA)

Although climate change is a reality, many off-grid communities continue to use diesel generators for electricity supply. This document presents a strategy to reduce diesel consumption in an out-of-grid system formed by renewable sources (PV-HKT-WT-DG). Three energy dispatch strategies have been proposed to verify the impact on diesel consumption and generator operating hours. In addition, different energy storage technologies (acid lead, lithium-ion, vanadium redox flow, pump storage and supercapacitor) have been considered. The HOMER software has been used to calculate the optimal size of the systems through technical-economic indicators. The results show that it is possible to reduce diesel consumption progressively; however, the cost of energy increases. On the other hand, when using lithium-ion batteries under charge cycle control, the penetration of the diesel generator has been greatly reduced without affecting the cost of the system. Finally, sensitivity analyzes have shown that when demand increases, diesel consumption does not increase significantly by using redox vanadium flow batteries, whereas the diesel generator operating hours decrease significantly in all systems. RESUMEN Aunque el cambio climático es una realidad, muchas comunidades fuera de la red continúan utilizando generadores diesel para suministrar electricidad. Por lo tanto, este documento presenta una estrategia para reducir el consumo de diesel en un sistema fuera de la red formado por fuentes renovables (PV-HKT-WT-DG). Se han propuesto tres estrategias de despacho de energía para verificar el impacto en el consumo de diesel y las horas de operación del generador. Además, se han considerado diferentes tecnologías de almacenamiento de energía (plomo ácido, iones de litio, flujo redox de vanadio, almacenamiento de bomba y supercondensador). El software HOMER se ha utilizado para calcular el tamaño óptimo de los sistemas a través de indicadores técnico-económicos. Los resultados muestran que es posible reducir el consumo de diesel progresivamente, sin embargo el costo de la energía aumenta. Por otro lado, al usar las baterías de ion litio bajo el control ciclo de carga, la penetración del generador diesel se ha reducido considerablemente sin afectar al costo del sistema. Finalmente, los análisis de sensibilidad han demostrado que: al incrementarse la demanda, el consumo de diesel no incrementa significativamente al usar baterías de flujo de vanadio redox y las horas de operacion del generador diesel disminuyen considerablemente en todos los sistemas.

[ES] En este trabajo fin de máster se ha realizado la propuesta de desconexión de la red eléctrica de distribución del pueblo de Castell de Castells, en Alicante, mediante la implantación de generación renovable y almacenamiento energético Este pueblo presenta en la actualidad problemas en la calidad de suministro eléctrico debido a su localización geográfica y las características de la infraestructura eléctrica que le suministra la energía, teniendo numerosas averías que conllevan a largos períodos interrupción de suministro. Se plantea así el estudio energético, técnico y económico de un campo fotovoltaico de 936 kWp aislado de la red de la red eléctrica, empleando como apoyo almacenamiento en baterías y grupo electrógeno, se ha realizado además el estudio de la renovación de la red de distribución de baja tensión del poblado. En este último estudio, se han planteado cinco posibilidades de distribución eléctrica entre el campo fotovoltaico y la población, tanto en media como en baja tensión. Se ha tenido en cuenta para determinar la mejor opción el coste, la calidad de suministro, la correcta protección eléctrica, así como la versatilidad de la instalación frente a averías. Finalmente, se ha realizado el estudio económico y ambiental para la solución escogida, determinando las ventajas y las desventajas que supondría la implantación de esta propuesta., [CA] En aquest treball fi de màster s'ha realitzat la proposta de desconnexió de la xarxa elèctrica de distribució de la vila de Castell de Castells, a Alacant, mitjançant la implantació de generació renovable i emmagatzematge energètic. Aquest poble presenta en l'actualitat problemes en la qualitat de subministrament elèctric per la seva localització geogràfica i les característiques de la infraestructura elèctrica que li subministra l'energia, tenint nombroses avaries que comporten a llargs períodes interrupció de subministrament. Es planteja així l'estudi energètic, tècnic i econòmic d'un camp fotovoltaic de 936 kWp aïllat de la xarxa de la xarxa elèctrica, emprant com a suport emmagatzematge en bateries i grup electrogen, s'ha realitzat a més l'estudi de la renovació de la xarxa de distribució de baixa tensió del poblat. En aquest últim estudi, s'han plantejat cinc possibilitats de distribució elèctrica entre el camp fotovoltaic i la població, tant en mitjana com en baixa tensió. S'ha tingut en compte per determinar la millor opció el cost, la qualitat de subministrament, la correcta protecció elèctrica, així com la versatilitat de la instal·lació enfront d'avaries. Finalment, s'ha realitzat l'estudi econòmic i ambiental per a la solució escollida, determinant els avantatges i els desavantatges que suposaria la implantació d'aquesta proposta., [EN] In this final master¿s thesis, a proposal has been made to disconnect the electrical distribution network of the town of Castell de Castells, placed in Alicante, by implementing renewable generation and energy storage. This town currently presents problems in the quality of the electricity supply due to its geographical location and the characteristics of the electrical infrastructure that supplies the power, having a large number of breakdowns that lead to long periods of interruption of supply. Thus, the energy, technical and economic study of a 936 kWp photovoltaic field isolated from the electrical grid is proposed, using as storage support in batteries and the generator set, in addition, the study of the renovation of the low-voltage distribution network of the town has also been carried out. In this last study, five possibilities of electrical distribution between the photovoltaic field and the population, both in medium and low voltage, have been proposed. The cost, quality of supply, correct electrical protection, and versatility of the installation against breakdowns have been taken into account to determine the best option. Finally, the economic and environmental study for the chosen solution was carried out, determining the advantages and disadvantages that the implementation of this proposal would entail.

The topology optimization method have been widely implemented in the design of architected periodic cellular materials (PCM). One of the most relevant applications of PCM is for energy absorption applications such as explosion resistant structures and sport helmets. In this work it was studied the application of the topology optimization method to the design of PCM for energy absorption applications. The relationship among the linear mechanical properties of PCM and its capacity to absorb mechanical energy was studied. A mathematical model intended to improve the energy absorption of the material, tuning the elastic constants of the PCM based on the topology optimization method was proposed. This work is divided into fourth chapters. Chapter 1 provides the state of art of PCM, it applications, relevance and research trends. In chapter 2 it was implemented an asymptotic approach for homogenization of PCM. An application to the design of a family of PCM with constant areal density and different mechanical properties was proposed. Some numerical analysis for representative problems were presented. In chapter 3 were compared the most popular mathematical procedures for inverse homogenization using density based topology optimization approaches. The most suitable solvers and filter schemes for the intended application were identified. A rational approach based on the frequency in which are obtained feasible solutions considering the different solvers and optimization parameters was developed. Chapter 4 provides a novel topology optimization procedure intended to design PCM with improved energy absorption properties. The effects of properties such as auxeticity, shear modulus, bulk modulus and prescribed stiffness on the energy absorbed was studied. A set of crushing tests for the proposed PCM and it comparison with common benchmark materials available in the literature was presented. Doctorado Doctor en Ingeniería Mecánica

In this document a brief review of the DC microgrids generalities with emphasis in the control architecture is done. A novel hybrid-control architecture to take care of the inner, primary and secondary levels of DC microgrids monitoring, is simulated under different conditions. In the inner control architecture an Modified Exact Feedback Linearization with integral action approach, is proposed for control current or voltage in a Buck converter, designed to be part of the DC microgrid. The controllers are tested in simulation using Matlab-Simulink . Results are compared with classic PID controllers and evaluated under two different mathematical tools (Mean Square Error, Integral Time Absolute Error) in order to prove their effectiveness. The evaluated data show that the proposed approach outperform the classical methods...

[Resumen] El almacenamiento de energía es vital en una economía global moderna, en la que las energías renovables, con un inherente carácter variable y estacional, adquieran un protagonismo mayoritario. Una opción para el almacenamiento de energía consiste en la producción de hidrógeno a través de la electrólisis del agua con excedentes de electricidad de origen renovable, que posteriormente se puede utilizar nuevamente para producir electricidad en una pila de combustible, un motor de combustión interna o una turbina de gas, entre otras numerosas aplicaciones. El almacenamiento de hidrógeno renovable, cada vez más cerca de alcanzar la competitividad económica, está disfrutando de un impulso político y empresarial sin precedentes, y se espera que la cantidad de proyectos y políticas favorables en el mundo aumenten rápidamente en los próximos años. El creciente interés en esta alternativa de almacenamiento está motivado por la urgencia de la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, por la caída de los costes de las energías renovables y por los desafíos de integración de sistemas energéticos derivados de la creciente participación de las energías renovables no gestionables. Este libro trata de examinar las distintas tecnologías disponibles para la producción, almacenamiento y utilización final del hidrógeno como vector energético. [Abstract] Energy storage plays a key role in the modern global economy, in which variable renewable energies are growingly acquiring a major part. One option for energy storage is the production of hydrogen through electrolysis of water with renewable electricity, which can later be used again to produce electricity in a fuel cell, internal combustion engine or gas turbine, among other applications. Renewable hydrogen is quickly approaching economic competitiveness and enjoying unprecedented political and business momentum, with the number of favorable policies and projects worldwide expected to increase rapidly in the coming years. The rising interest in this storage alternative is driven by the urgency of greenhouse gas emission mitigation, by the falling costs of renewable power and by systems integration challenges due to rising shares of variable renewable power supply. This book aims at reviewing the different available technologies for hydrogen production, storage and final use as an energy vector. [Resumo] O almacenamento de enerxía é vital nunha economía global moderna, na que as enerxías renovables, cun inherente carácter variable e estacional, adquiran un protagonismo maioritario. Unha opción para o almacenamento de enerxía consiste na produción de hidróxeno a través da electrólise da auga con excedentes de electricidade de orixe renovable, que posteriormente pódese utilizar novamente para producir electricidade nunha pila de combustible, un motor de combustión interna ou unha turbina de gas, entre outras numerosas aplicacións. O almacenamento de hidróxeno renovable, cada vez máis preto de alcanzar a competitividade económica, está a gozar dun impulso político e empresarial sen precedentes, e espérase que a cantidade de proxectos e políticas favorables no mundo aumenten rapidamente nos próximos anos. O crecente interese nesta alternativa de almacenamento está motivado pola urxencia da redución das emisións de gases de efecto invernadoiro, pola caída dos custos das enerxías renovables e polos desafíos de integración de sistemas enerxéticos derivados da crecente participación das enerxías renovables non xestionables. Este libro trata de examinar as distintas tecnoloxías dispoñibles para a produción, almacenamento e utilización final do hidróxeno como vector enerxético.

En el presente documento se expone un análisis financiero para la implementación de Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías (SAEB) en Colombia. Inicialmente se realiza un revisión bibliográfica de la implementación internacional de los SAEB, sus servicios y aplicaciones más comunes, con el fin de determinar el campo en el que podrían funcionar los sistemas en Colombia una vez definidos los estándares regulatorios para su aplicación. Posteriormente, mediante un análisis teórico se especifica la metodología que se va a utilizar para la valoración financiera durante este trabajo. Seguido a esto, es posible definir los parámetros, las fuentes y consideraciones que se utilizaron para realizar el modelo financiero de los SAEB bajo la regulación actual colombiana, es decir en el marco de la Convocatoria Pública UPME STR 01 ? 2021. No obstante, a partir de la elaboración del Flujo de Caja Libre para la convocatoria, también fue posible analizar la implementación paralela de actividades complementarias como la Regulación Secundaria de Frecuencia (AGC) y el arbitraje. Por último, se realiza un análisis de sensibilidad con el fin de identificar la robustez del modelo, así como las variables de mayor influencia. Se resalta de las conclusiones que al analizar los resultados obtenidos se tiene que para el mercado colombiano la actividad complementaria Regulación Secundaria de Frecuencia es la que presenta una viabilidad financiera, a diferencia del arbitraje. Igualmente, se concluye que modelo construido es muy robusto ante cambios en los parámetros y supuestos. Finalmente, es importante resaltar que para evaluar los resultados del modelo financiero de la convocatoria sería necesario realizar un ejercicio de comparación frente a otras ofertas; más que todo con el fin de determinar que tanta diferencia presentan dichos resultados prácticos ante una construcción puramente teórica. This document presents a financial analysis for the implementation Electric Energy Storage Systems (EESS) with Batteries in Colombia. Initially, a literature review of the international implementation of the EESS with batteries, its most common services and applications, is carried out in order to determine the field in which the systems could work in Colombia once the regulatory standards for their application have been defined. Subsequently, a theoretical analysis specifies the methodology to be used for financial valuation during this work. Following this, it is possible to define the parameters, sources and considerations that were used to make the financial model of the EESS with batteries under the current Colombian regulation, that is, within the framework of the Convocatoria Pública UPME STR 01 - 2021. However, from the elaboration of the Free Cash Flow for the tender, it was also possible to analyze the parallel implementation of complementary activities such as the Secondary Frequency Regulation and Electric energy time-shift (arbitrage). Finally, a sensitivity analysis is performed to identify the robustness of the model, as well as the variables of greatest influence. It is highlighted from the conclusions that when analyzing the results obtained, it is necessary that for the Colombian market the complementary activity Secondary Frequency Regulation is the one that presents a financial viability, unlike arbitration. Likewise, it is concluded that the built model is very robust in the face of changes in parameters and assumptions. Finally, it is important to highlight that to evaluate the results of the financial model of the call it would be necessary to carry out a comparison exercise against other offers; above all to determine how much difference these practical results present before a purely theoretical construction. Magíster en Ingeniería Industrial Maestría

[Resumen] La intermitencia y la inestabilidad de los sistemas de energías renovables, especialmente a gran escala, influyen en la calidad y confiabilidad de la red. Por este motivo principalmente, el almacenamiento de energía se vuelve necesario para permitir la integración completa de las energías renovables y descarbonizar definitivamente el sector energético. Los distintos tipos de almacenamiento energético se clasifican en mecánicos, eléctricos, térmico, electroquímicos y químicos. Algunos de estos tipos cuentan con tecnologías comercialmente maduras como las centrales hidroeléctricas de bombeo, los sistemas de aire comprimido (CAES), las baterías o algunos sistemas de almacenamiento químico. Las centrales de bombeo son la tecnología más madura y la que mayor capacidad instalada tienen actualmente en el mundo. El problema es que está muy limitada por la geografía, al igual que el CAES. Los sistemas de baterías pueden llegar a ser una gran oportunidad en cuanto sea posible corregir algunos problemas como escasez de materiales, sustituyéndolos por otros, o el coste actual de algunas de las tecnologías. Las grandes inversiones en el desarrollo de estos sistemas están logrando estos objetivos y cada vez el coste de las baterías es menor. Sistemas de almacenamiento químico como el de hidrógeno o amoniaco dan una solución práctica al almacenamiento a gran escala sin limitaciones geográficas. Las plantas de energías renovables de gran escala combinadas con baterías y/o sistemas de almacenamiento químico son un método efectivo para almacenar la energía renovable excedente durante cortos y/o largos periodos de tiempo y permitir eliminar las emisiones de CO2 del sector energético. [Abstract] The intermittency and instability of renewable energy systems, especially on a large scale, influences the quality and reliability of the grid. For this reason in particular, energy storage has become necessary to enable the full integration of renewable energies and to definitively decarbonize the energy sector. The different types of energy storage are classified as mechanical, electrical, thermal, electrochemical and chemical. Some of these types have commercially mature technologies such as pumped hydroelectric power plants, compressed air systems (CAES), batteries or some chemical storage systems. Pumped-storage power plants are the most mature technology and the one with the largest installed capacity in the world nowadays. The problem is that it is very limited by geography, like CAES. Battery systems can become a great opportunity as soon as it is possible to correct some problems such as shortage of materials, replacing them with others, or the current cost of some of the technologies. Large investments in the development of these systems are achieving these objectives and the cost of batteries is becoming lower and lower. Chemical storage systems such as hydrogen or ammonia provide a practical solution to large-scale storage without geographical limitations. Large-scale renewable energy plants combined with batteries and/or chemical storage systems are an effective method of storing surplus renewable energy for short and/or long periods of time and allow a free emissions energy sector. [Resumo] A intermitencia e inestabilidade dos sistemas de enerxías renovables, especialmente a gran escala, inflúen na calidade e fiabilidade da rede. Principalmente por este motivo, faise necesario o almacenamento de enerxía para permitir a completa integración de as enerxías renovables e descarbonizar definitivamente o sector enerxético. Os distintos tipos de almacenamento de enerxía clasifícanse en mecánicos, eléctricos, térmicos, electroquímicos e químicos. Algúns destes tipos teñen tecnoloxías comercialmente maduras como as plantas hidroeléctricas de bombeo, sistemas de aire comprimido (CAES), baterías ou algúns sistemas de almacenamento químico. As centrales de bombeo son a tecnoloxía máis madura e a de maior capacidade instalada no mundo na actualidade. O problema é que está moi limitado pola xeografía, igual que o CAES. Os sistemas de batería poden converterse nunha gran oportunidade en canto sexa posible corrixir algúns problemas como a escaseza de materiais, substituílos por outros ou o custo actual dalgunhas tecnoloxías. Os grandes investimentos no desenvolvemento destes sistemas están a acadar estes obxectivos e o custo das baterías é cada vez menor. Os sistemas de almacenamento químico como o hidróxeno ou o amoníaco proporcionan unha solución práctica para o almacenamento a grande escala sen limitacións xeográficas. As plantas de enerxía renovable a gran escala combinadas con baterías e/ou sistemas de almacenamento químico son un método eficaz para almacenar o excedente de enerxía renovable durante curtos e/ou longos períodos de tempo e para eliminar as emisións de CO2 do sector enerxético Traballo fin de mestrado (UDC.EUP). Eficiencia e aproveitamento enerxético. Curso 2020/2021

El presente documento analiza el potencial del almacenamiento de energía en centrales Hidroeléctricas a filo de agua en Colombia, con el objetivo de brindar flexibilidad y seguridad en la operación. La metodología utilizada inicia con el análisis de la tecnología de almacenamiento de energía más adecuada para incorporar en centrales hidroeléctricas a filo de agua. Posteriormente, se identifican las aplicaciones con baterías para el híbrido: central hidroeléctrica a filo de agua y sistema de almacenamiento de energía con baterías. Luego, se realiza el análisis comparado internacional para identificar las aplicaciones de almacenamiento con baterías, los mercados eléctricos asociados y mecanismos. También se revisa la regulación y proyectos en curso del híbrido en centrales nuevas de cinco países: Chile, Alemania, Francia, Estados Unidos (Interconexión Pensilvania, Nueva Jersey, Maryland) y Australia. El resultado del estudio arroja que la tecnología de almacenamiento más adecuada para incorporar en una planta hidroeléctrica a _lo de agua es el sistema de almacenamiento de Energía con baterías. Para el mercado Colombiano actual, el potencial del híbrido: sistema de almacenamiento de energía con baterías y planta hidroeléctrica a filo de agua se concentra en las plantas despachadas centralmente, particularmente para la aplicación regulación primaria de frecuencia, regulación secundaria de frecuencia, regulación de tensión; así como para microrredes. En el escenario de mercado futuro se proyectan otras aplicaciones como inercia, arranque en negro; bajo la condición de una ampliación del mercado de servicios complementarios. Adicionalmente, se planteó un marco regulatorio que sugiere la creación de una asociación de almacenamiento de energía que une a los interesados en el almacenamiento de energía para la formulación, financiamiento y promoción de proyectos híbridos en Colombia. También plantea la definición de los posibles híbridos de almacenamiento de energía con sus respectivas aplicaciones y mecanismos de mercado. Así mismo recomienda establecer los requisitos para otorgar licencias, tanto ambientales como técnicos, entre los aspectos más relevantes., This document analyzes energy storage potential of run of the river hydroelectric plants in Colombia, focus on providing flexibility and security in the electrical system. The methodology used begins with the analysis of the most suitable energy storage technology to incorporate at run of the river hydroelectric plants. Subsequently, battery applications for the run of the river hydroelectric plants and battery energy storage system hybrid are identified. Then, the international comparative analysis is carried out to identify the battery storage applications, the associated electricity markets and the most prominent mechanisms as references for the national context. The regulation and ongoing projects of run of the river hydroelectric plants battery energy storage hybrid are also reviewed in plants in _ve countries: Chile, Germany, France, the United States (Pennsylvania, New Jersey, Maryland Interconnection) and Australia. The result of the study shows that the most suitable storage technology to incorporate in a run of the river hydroelectric plant is lithium ion batteries. For the current Colombian market, the potential of the run of the river hydroelectric plant and battery energy storage system focus on centrally dispatched plants, particularly for the application of primary frequency regulation, as well as rolling reserve in microgrids. In the future market scenario, other applications are projected such as voltage regulation, inertia, black start; under the condition of an expansion of the ancillary services market. Additionally, a regulatory framework was developed which suggests the creation of an energy storage association that unites those interested in energy storage for the design, financing and promotion of hybrid projects in Colombia. It also raises the need to define possible hybrid projects with batteries, their respective applications and market mechanisms. It also recommends to the regulator, to establish environmental and technical requirements, and some incentives to speed up the inclusion of batteries in the Colombian electricity market., Maestría, Magíster en Ingeniería Eléctrica

Thermal energy storage (TES) has been a prominent topic of scientific and industrial research for the last decades as TES increases efficiency, reliability and economic feasibility of solar energy systems. Several TES technologies are today feasible and competitive from a scientific-technical, sustainable and economic point of view. However, the social awareness and acceptance of TES has not followed such a development, as socio-cultural and legal aspects to be considered for their broader implementation hinder it. The main objective of this paper is to analyse social and cultural barriers to TES adoption in the Spanish context. For this proposal, we use quantitative and qualitative data provided from professionals and experts of the building sector. Hereby the main ideas arising from the analysis: the economic crisis of 2008 and the poor condition of the existing building stock prevent the adoption of extensive retrofitting measures including energy efficiency solutions such as TES’ while TES is regarded as an emerging market in Mediterranean climates such as Spanish. The lack of expertise of professionals hinders the transmission of TES benefits to occupants. Besides, there is little dissemination of good practices and professionals are suspicious of the long term performance of such technologies. Peer Reviewed Objectius de Desenvolupament Sostenible::13 - Acció per al Clima Objectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminant

Este trabajo de grado ofrece una descripción sobre las diferentes formas de almacenamiento de energía, ofrece una descripción de modelamiento de almacenadores en modo carga y descarga, incluye una simulación con análisis de los resultados. Incluye imagenes Hay varias tecnologías de almacenamiento disponibles y otras en desarrollo que ayudan con las necesidades de almacenamiento de energía. Cada una de ellas tiene sus propias características idóneas para satisfacer una u otras necesidades. Podemos mencionar algunos sistemas como: Volantes de inercia, Súper condensadores, Bombeo Hidráulico, Aire comprimido (CAES), Baterías entre otras. Todos estos sistemas de almacenamiento apuntan a una alternativa con la cual podemos dar una estabilidad y confiabilidad a las nuevas fuentes de generación renovables que son el futuro de la producción energética en el mundo. There are several storage technologies available and others under development that help with energy storage needs. Each of them has its own characteristics suitable to meet one or other needs. We can mention some systems such as: Flywheels, Super Capacitors, Hydraulic Pumping, Compressed Air (CAES), Batteries among others.All these storage systems point to an alternative with which we can give stability and reliability to the new renewable generation sources that are the future of energy production in the world. Pregrado Ingeniero(a) Electricista Tabla de contenido CAPÍTULO 1 5 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................. 5 2. OBJETIVOS .................................................................................. 7 2.1. OBJETIVO GENERAL 7 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 7 3. METODOLOGÍA ............................................................................. 8 CAPÍTULO 2 9 2. DESCRIPCIÓN DE FORMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA. ...................... 9 2.1. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA DE FORMA MECÁNICA. .............................. 11 2.1.1. ESTACIONES DE BOMBEO (PUMPED HYDRO-PHS). 12 2.1.2. AIRE COMPRIMIDO CAES (COMPRESSED AIR ENERGY STORAGE) 20 2.1.3. VOLANTE DE INERCIA (FES). 25 2.3. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA DE FORMA ELECTROQUÍMICA ...................... 32 2.3.1. BATERÍAS DE PLOMO ÁCIDO/LI-ION 33 2.3.2. FLUIDOS HÍBRIDOS. 43 2.4. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA DE FORMA ELÉCTRICA .............................. 50 2.4.1. CAPACITORES 50 2.4.2. SUPERCAPACITORES. 56 2.4.3. ULTRACAPACITORES. 59 2.4.4. ALMACENAMIENTO DE ENERGIA MAGNÉTICA SUPERCONDUCTORES 62 (SMES). 62 2.5. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA DE FORMA QUÍMICA ................................. 68 2.5.1. HIDRÓGENO 69 2.5.2. ELECTROLIZACIÓN 73 2.6. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA DE FORMA TÉRMICA ................................ 79 2.6.1. ALMACENAMIENTO DE CALOR SENSIBLE 81 2.6.2. ALMACENAMIENTO DE CALOR LATENTE 84 2.7. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA DE FORMA TERMOQUÍMICA TCES (Thermochemical Energy Storage). .................................................................................. 89 2.7.1. COMBUSTIBLES SOLARES 90 2.7.2. HIDRÓGENO SOLAR 92 CAPÍTULO 3 99 4 3. MODELAMIENTO DE ALMACENADORES DE ENERGÍA EN MODO DE CARGA Y DESCARGA. 99 3.1. MODELO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN MATLAB/Simulink, EN MODO DE CARGA Y DESCARGA 99 CAPÍTULO 4 109 4. SIMULACIÓN ............................................................................. 109 4.1. Ajuste de los parámetros del modelo BESS 109 4.1.1. ANALISIS DE RESULTADOS 110 4.1.1.1. Caso 1: aplicación de aplanamiento de picos 110 4.1.1.2. Caso 2: aplicación de cambio de carga 112 4.1.1.3. Caso 3: nivelación de la carga 113 4.2. COMPARACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN BESS .................... 114 CAPÍTULO 5 .................................................................................... 114 5. POSIBILIDADES Y COSTOS QUE NOS OFRECE LOS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO. .......................................................................... 114 5.1. COSTOS Y BENEFICIOS ............................................................. 115 5.1.1. COSTOS 115 5.1.2. BENEFICIOS 118 CAPÍTULO 6 .................................................................................... 120 6. CONCLUSIONES ...................................................................... 120 BIBLIOGRAFÍA 124

A landmark review of concrete as thermal energy storage material is presented through a bibliometric analysis approach. This study shows influential literature and the current relevant research directions. Geographical source and the identification of the significant publications enable determining the leading authors and research groups of the topic. The methodology is based on an accurately defined query, composed of remarkable keywords for the study. Two queries are set out, the first one from a holistic point of view of the topic, while the second one has a special consideration on concrete as TES under high-temperature conditions. Most part of the literature research pays attention to concrete applications in buildings, while other applications such as solar energy are in the rear face. Throughout the years, great interest in latent heat storage technology is observed using phase change material (PCM), implementing them in concrete mixtures or in other formats integrated into a building component. Despite the fact that the area of research is currently in prominent development, some literature gaps and new research directions are identified. Concepts such as climate change mitigation, concrete components, maintenance, are possible in-progress initiatives which need to be further studied. This work was partially funded by the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España (RTI2018–093849-B-C31 - MCIU/AEI/FEDER, UE) and by the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades - Agencia Estatal de Investigación (AEI) (RED2018–102431-T). The authors at the University of Lleida would like to thank the Catalan Government for the quality accreditation given to their research group (2017 SGR 1537). GREiA is certified agent TECNIO in the category of technology developers from the Government of Catalonia. This work is partially supported by ICREA under the ICREA Academia program. A.L. Pisello thanks the Italian project SOS-CITTA’ supported by Fondazione Cassa di Risparmio di Perugia under grant agreement No. 2018.0499.026.

Los Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías (BESS, por su acrónimo en inglés) de los vehículos eléctricos se componen de miles de celdas conectadas en una topología fija en serie-paralelo. Estos sistemas de baterías a gran escala se componen principalmente de células de iones de litio, cuyo material principal, el litio, tiene un costo considerable. En enero de 2021, el precio del litio aumentó más de un 40% debido a la gran demanda de este producto. Por lo tanto, el elevado costo de las baterías de iones de litio se considera una de las principales barreras para la adopción masiva de los vehículos eléctricos en el mercado. Para hacer frente a este problema, el uso de segunda vida de las baterías de los vehículos eléctricos es una de las soluciones exploradas por la industria y el mundo académico para reducir los costos iniciales de los vehículos. Es decir, reutilizar las baterías que ya no cumplen los requisitos de las aplicaciones de los vehículos eléctricos, pero que pueden seguir utilizándose en aplicaciones estacionarias. En el caso particular de las baterías de segunda vida, debido al envejecimiento y a las diferencias de fabricación, cada celda del sistema presenta un comportamiento diferente a lo largo de su uso, lo que provoca un problema denominado “problema de desbalance de baterías” el cual podría acabar en una fuga térmica y otros problemas termodinámicos. Además, este desequilibrio impide que toda la energía disponible para almacenar sea utilizada en el proceso de carga. Del mismo modo, en el proceso de descarga, se impide el uso de toda la energía almacenada. De ahí que se hayan llevado a cabo varios estudios para abordar esta cuestión. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la energía debe ser transferida a componentes pasivos adicionales, lo que da lugar a una baja eficiencia. Por el contrario, se ha explorado la reconfigurabilidad de los paquetes de baterías para mejorar el rendimiento del sistema en términos de tiempo de funcionamiento y detección de fallos. Así pues, el propósito de la investigación presentada es aprovechar la flexibilidad de los sistemas de baterías reconfigurables para utilizar la capacidad de almacenamiento no utilizada debido al desequilibrio, mediante una estrategia de carga y descarga inteligente, y así mejorar el tiempo de operación de las baterías de segunda vida. Con este propósito, se explora una topología de batería reconfigurable dinámica para implementar un método de carga-descarga inteligente para operar paquetes de baterías de segunda vida. Para lograr este objetivo, se realiza un proceso de simulación para tener una visión del comportamiento del método propuesto. Así mismo, se diseñó un experimento para obtener pruebas objetivas del efecto del método de carga-descarga propuesto con respecto a la energía total drenada de un pack de baterías., Battery Energy Storage System (BESS) of Electric Vehicles (EVs) are composed of thousands of cells connected in a fixed series-parallel topology. Those large-scale battery systems are mainly composed of Lithium-Ion (Li-Ion) cells whose main material is lithium and its cost is considerable. In January of 2021, the price of lithium increased more than 40% due to the high demand for this product. Therefore, Li-Ion batteries elevated cost is considered one of the main barriers to the mass adoption of electric vehicles in the market. To tackle this issue, the second-life use of EVs batteries is one of the solutions explored by the industry and academia to reduce EVs upfront costs. That is, reusing the batteries that do not meet anymore the requirements of EVs applications, but which could still be used on stationary applications. In the particular case of second-life batteries, due to aging and manufacturing differences, every cell of the system presents a different behavior over its usage causing an issue denominated “battery imbalance issue” which could end in a thermal runaway and other thermodynamic issues. Moreover, this imbalance, during the charging process, prevents that all the available capacity to store energy, may be reached. Likewise, in the process of discharge, the stored energy is not fully exploited. Hence, several studies have been carried to tackle this issue. However, in most cases, the energy must be transferred to additional passive components, resulting in poor efficiency. In contrast, the reconfigurability of battery packs has been explored to improve the system performance in terms of operating time and fault detection. So that, the purpose of this research is to take advantage of the reconfigurable battery systems flexibility to use the unused storage capacity caused by imbalance, through a Intelligent Charging-Discharging Method (ICDM), and therefore improve the second-life batteries operating time. With this purpose in mind, a dynamic reconfigurable battery topology is explored to implement an ICDM for operating second-life battery packs. To achieve this objective, a simulation process is carried out to have insights of the behavior of the proposed method. Likewise, an experimental validation was developed to obtain evidence of the effect of the ICDM on the total energy drained from a battery pack. As a result of the experiment, an average of 43,23% more energy may be drained using the proposed ICDM

ilustraciones, diagramas, mapas, tablas Los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica pueden contribuir con diversas necesidades propias de los sistemas eléctricos de potencia, como son los controles de frecuencia, el almacenamiento de energía en horario valle para ser inyectada a la red una vez la demanda lo requiera y la integración de las fuentes de energía no convencionales. Los costos de la electricidad renovable han presentado variaciones a la baja de manera significativa a causa de las mejoras en las tecnologías en los últimos años, el mercado eléctrico colombiano no es ajeno a los retos que conlleva la implementación de dichos sistemas de almacenamiento. Esta investigación está orientada a realizar una revisión de los mercados eléctricos internacionales donde se hayan implementado sistemas de almacenamiento con baterías al igual que una revisión al marco regulatorio que rige a estos mercados, con esto se busca entender los posibles efectos de la implementación de sistemas de almacenamiento de energía eléctrica en la formación de la tarifa de energía para el mercado eléctrico colombiano. Para el desarrollo de este trabajo final de maestría se realizará un análisis cualitativo a partir de una revisión de literatura, con el fin que esta permita extraer aparte importante de artículos científicos y publicaciones especializadas, proporcionando así un contexto y una justificación a la presente investigación. (Texto tomado de la fuente) Electric energy storage systems can contribute to various needs of electric power systems, such as frequency controls, energy storage at off-peak hours, to be injected into the grid once the demand requires it, and the integration of unconventional energy sources. The costs of renewable electricity have presented significant downward variations due to improvements in technologies in recent years, the Colombian electricity market is not immune to the challenges that the implementation of such storage systems entails. This research is aimed at conducting a review of the international electricity markets where storage systems with batteries have been implemented, as well as a review of the regulatory framework that governs these markets, with this it seeks to understand the possible effects of the implementation of systems of storage of electrical energy in the formation of the energy rate for the Colombian electricity market. For the development of this final master's project, a qualitative analysis will be carried out based on a literature review, in order to allow it to extract an important part of scientific articles and specialized publications, thus providing a context and justification for this research. Maestría Magister en Ingeniería - Sistemas Energéticos Área Curricular de Ingeniería de Sistemas e Informática

El presente trabajo tiene por objetivo la síntesis, caracterización y el estudio de propiedades de nuevos materiales dieléctricos. Se sintetizó en primer lugar un polietileno (PE) de referencia y, a continuación, una serie de seis copolímeros al azar de etileno-norborneno (EN), en un intervalo amplio de composiciones de hasta un 19 % molar. La polimerización se llevó a cabo mediante catálisis metalocénica, utilizando el complejo rac-Me2SiInd2ZrCl2 previamente activado con metilaluminoxano (MMAO). Posteriormente, se procede al estudio de la influencia del contenido de comonómero tanto en las propiedades térmicas como dieléctricas de todos los materiales preparados. Este trabajo permite evaluar las prestaciones necesarias para la aplicación de estas poliolefinas cíclicas en dispositivos de almacenamiento de energía de última generación, así como analizar el proceso de degradación térmica de estos materiales, como base para su posible reciclaje químico.

“Para satisfacer la creciente demanda de energía de aplicaciones a gran escala, como el almacenamiento de energía de fuentes renovables y la movilidad eléctrica, se requieren materiales electroactivos avanzados para las tecnologías de almacenamiento de energía. El objetivo de este trabajo fue desarrollar un nuevo concepto de cátodo para baterías de iones de litio. Sin embargo, es un desafío considerando la reactividad entre el LiFePO4 y el S. Este trabajo incluye algunas estrategias para optimizar un composito que contiene dos materiales, con diferente comportamiento electroquímico, en el mismo electrodo en la batería “dos cátodos en uno”. Este reporte de nuevos materiales compositos mixtos catódicos muestra resultados prometedores para el desarrollo de nuevas baterías de iones de litio. El composito mixto consta de LiFePO4 (alta velocidad) y S (alta capacidad), permitiendo altas velocidades de descarga, así como altas capacidades gravimétricas que son especialmente atractivas para aplicaciones como en los vehículos eléctricos e híbridos de rango extendido. Adicionalmente, en este trabajo se analiza el uso de diferentes electrolitos basados en Bistrifluorometanosulfonimida de Litio (LiTFSI), pero con diferentes mezclas de solventes; esto con el propósito de reducir los efectos de la migración de polisulfuros. Las baterías ensambladas con la mezcla de solventes tetrametilsulfona y 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,3,3- tetrafluoropropil éter (TMS/TTE) mostraron significativamente mejor desempeño.”