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[EN] Over the last few decades, lines of research related to distributed generation and energy management have given rise to the introduction of novel terms referring to continuous production systems and their optimal design, scheduling, control, or modelling. Although some of those ones emerged in the field of power grid analysis and operation, and their later extension towards other energy sources, all they share some common features and hence can be studied from a holistic perspective. In this paper, a review of different ongoing approaches is performed, aimed at offering a global and straightforward view of the stateof-the-art concepts to readers. In order to do so, the most remarkable elements that can be found in publications employed terminology, context, research purpose, mathematical treatment, optimisation strategies, and tools are first defined and characteri-sed. This helped to analyse and classify, in tabular form, some articles selected according to the impact of the journal, their number of cites and the use of certain terms that emerged in the ambit of distributed energy sistems, in order to find possible research gaps in this topic in relation the usual simulation, control, and optimisation techniques. The main conclusions evidence a scarce realisation of applied testing in real-world facilities and a broad neglect of environmental criteria, when it comes to designing and operating this kind of systems., [ES] Durante las últimas décadas, las líneas de investigación relacionadas con la producción distribuida y la gestión energética han dado lugar a la introducción de términos nuevos que aluden a sistemas de producción continuos y su diseño óptimo, planificación, control o modelado. Aunque algunos de estos se han originado en el campo del análisis y operación de la red eléctrica, y su posterior extensión a otras fuentes de energía, todos comparten algunos rasgos comunes que permiten su análisis desde una perspectiva holística. En este artículo, se lleva a cabo una revisión de diferentes enfoques actuales con el objetivo de ofrecer una visión global y sencilla del estado actual de estos conceptos a los lectores. Para ello, se definen primeramente los elementos más significativos presentes en las publicaciones: terminología empleada, contexto, propósito, tratamiento matemático, estrategias de optimización y herramientas. Esto ha servido para realizar una clasificación, en forma de tabla, de artículos más representativos de entre los disponibles en la literatura, así como un análisis comparativo, a fin de dilucidar posibles nichos de investigación en este tema. Las principales concusiones ponen de manifiesto una escasa realización de experimentos en instalaciones reales y una generalizada omisión de criterios medioambientales, cuando se trata del diseño y operación de este tipo de sistemas., Este trabajo ha sido financiado con el Proyecto R+D+i del Plan Nacional DPI2017-85007-R del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y Fondos FEDER.

Aquest treball té com a objectiu impulsar les energies renovables, en concret, energia fotovoltaica com a font principal o complementària de subministrament elèctric, combinat amb la domòtica i l’IoT (Internet of Things) duent a terme una gestió eficient de la mateixa i el control a disposició de l’usuari pel seu confort. Tot i la inversió econòmica inicial que requereix aquesta tecnologia, l’amortització d’aquesta es veurà reflectida a l’estalvi anual que suposa gràcies a la nova llei d’autoconsum RD (Reial Decret) 244/2019 i totes les seves modificacions. Per al control i la gestió d'energia obtinguda de les plaques solars es proposa una unitat de monitorització del sistema com a microcontrolador, que s'encarregarà d'obtenir paràmetres com la temperatura exterior i interior de l'habitatge, el nivell d'il·luminació per realitzar accions d'estalvi, l'estat de les bateries, la potència consumida, el nivell d'irradiància i producció energètica dels panells, a més de la senyalització de diferents alarmes. Els elements que formen part de la domòtica es comunicaran via Wi-Fi amb la unitat principal i la informació obtinguda serà emmagatzemada en una base de dades la qual es podrà consultar per mitjà d’una aplicació mòbil i/o ordinador. L'usuari podrà des d'aquesta, activar i desactivar funcions i actuadors, a més de tenir a la seva disposició dades com el consum energètic que s'està produint a temps real. El presente trabajo tiene el objetivo de impulsar las energías renovables, en concreto, energía fotovoltaica como fuente principal o complementaria de abastecimiento eléctrico, combinado con la domótica y el IoT (Internet of Things) llevando a cabo una gestión eficiente de la misma y el control a disposición del usuario para su confort. A pesar de la inversión económica inicial que requiere esta tecnología, la amortización de esta se verá reflejada en el ahorro anual que supone gracias a la nueva ley de autoconsumo RD (Real Decreto) 244/2019 y todas sus modificaciones. Para el control y la gestión de energía obtenida de las placas solares se propone una unidad de monitorización del sistema a modo de microcontrolador, que se encargará de obtener parámetros como la temperatura exterior e interior de la vivienda, el nivel de iluminación para realizar acciones de ahorro, el estado de las baterías, la potencia consumida, el nivel de irradiancia y producción energética de los paneles, además de la señalización de distintas alarmas. Los elementos que forman parte de la domótica se comunicarán vía Wi-Fi con la unidad principal y la información obtenida será almacenada en una base de datos la cual se podrá consultar a través de una aplicación móvil y/u ordenador. El usuario podrá desde la misma activar y desactivar funciones y actuadores además de tener a su disposición datos como el consumo energético que se está produciendo a tiempo real. The present work has the objective of promoting renewable energies, specifically, photovoltaic energy as the main or complementary source of electricity supply, combined with home automation and IoT (Internet of Things), carrying out efficient management and control to the user for their comfort. Despite the initial economic investment that this technology requires, the amortization of this will be reflected in the annual savings that it supposes thanks to the new self-consumption law RD (Royal Decree) 244/2019 and all its modifications. For the control and management of the energy obtained from the solar panels, a system monitoring unit is proposed as a microcontroller, which will be in charge of obtaining parameters such as the exterior and interior temperature of the house, the lighting level to carry out actions of savings, the status of the batteries, the power consumed, the irradiance level and energy production of the panels, as well as the signaling of different alarms. The elements that are part of the home automation will communicate via Wi-Fi with the main unit and the information obtained will be stored in a database which can be consulted through a mobile application and/or computer. The user will be able to activate and deactivate functions and actuators from there, as well as having at his disposal data such as the energy consumption that is taking place in real time. Objectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminant

El presente estudio tiene como objeto principal diseñar un proceso de análisis de calidad eléctrica en instalaciones industriales, mediante el estudio de las características, causas y efecto de las principales perturbaciones en la red. Se inicia con la identificación de la normativa relacionada con la calidad eléctrica, haciendo énfasis en los límites recomendados por cada parámetro, así como también en los métodos de cálculo de indicadores y registro de las medidas. Una vez que se conoce la normativa y todos los estándares con los cuales se dirigirá el servicio de análisis de calidad eléctrica, se procede a establecer los parámetros que deberán incluirse en el estudio y que deben registrase en el periodo de medición para su posterior análisis. En línea con lo anterior y para poder llevar a cabo este análisis, se diseña el proceso a seguir, según las indicaciones y experiencia de la empresa colaboradora. Donde se incluyen los recursos humanos y tecnológicos necesarios para la realización de la auditoría. También se realiza un estudio de los equipos de medida, analizadores de calidad eléctrica disponible en el mercado y de uso comercial, de los cual se destacan las características técnicas, datos que registra y normativa que cumple. A partir de allí se trabaja en el desarrollo del programa generador del informe. Para esto se utiliza la plataforma de desarrollo de código abierto Matlab, se configura la lectura de los datos, representación gráfica, identificación de máximos y mínimos y la clasificación de eventos registrados en el periodo de medición. Se incluye según los hallazgos una serie de recomendaciones con el objetivo de dar una idea genérica al analista de las propuestas de soluciones para cada aplicación, que luego deberá ser estudiada y personalizada según la instalación objeto del estudio. Se realiza la validación del programa con estudios de calidad eléctrica de casos prácticos con datos reales, provistos por la empresa de gestión de la energía que colabora en este proyecto. De los resultados obtenidos se identifican GAP a que deben tratarse en el proceso de auditoría, así como el programa generador de informe. Finalmente se presenta las conclusiones más importantes obtenidas a lo largo de este trabajo y las futuras líneas de trabajo en las cuales este tema puede desarrollarse. The main objective of this study is to design an electrical quality analysis process in industrial facilities, by studying the characteristics, causes and effects of the main disturbances in the network. It begins with the identification of the regulations related to electrical quality, emphasizing the recommended limits for each parameter, as well as the methods for calculating indicators and recording the measurements. Once the regulations and all the standards with which the electrical quality analysis service will be conducted are known, the parameters that must be included in the study and that must be recorded in the measurement period for subsequent analysis are established. In line with the above and in order to carry out this analysis, the process to be designed is designed, according to the indications and experience of the collaborating company. Where the human and technological resources necessary to carry out the audit are included. A study is also carried out of the measurement equipment, electrical quality analyzers available in the market and for commercial use, of which the technical characteristics, data that it registers and the regulations that it complies with are highlighted. From there, work is carried out on the development of the report generating program. For this, the open source Matlab development platform is used, data reading, graphic representation, maximum and minimum identification and the classification of events registered in the measurement period are configured. According to the findings, a series of recommendations is included with the aim of giving the analyst a generic idea of the proposed solutions for each application, which must then be studied and customized according to the facility under study. The validation of the program is carried out with electrical quality studies of practical cases with real data, provided by the energy management company that collaborates in this project. The results obtained identify GAPs to be treated in the audit process, as well as the report generator program. Finally, the most important conclusions obtained throughout this work and the future lines of work in which this topic can be developed are presented.

[ES] Los hábitos de consumo energético tienden a cambiar constantemente y, en consecuencia, el sistema eléctrico actual debe evolucionar en consonancia para adaptarse y hacer frente a estos cambios. Este TFM tiene como objetivo el diseño y la implementación de un sistema electrónico de supervisión y gestión de la energía consumida por instalaciones eléctricas que integran el uso de generación distribuida, elementos de almacenamiento de energía y la programación de horarios para el consumo de las cargas, todo ello orientado a reducir de manera significativa la dependencia del consumo en los momentos críticos de la red denominados punta . Comúnmente estos sistemas se conocen como Gestores de Energía o EMS (Energy Management Systems). El equipo construido permitirá monitorizar y controlar los flujos de energía en instalaciones domésticas e industriales en un rango muy amplio de potencia. La implementación física del equipo se realizará sobre dispositivos Beagle Bone y la comunicación con los nodos a supervisar se realizará mediante Ethernet. Este TFM se subdivide en dos partes, la primera que consistirá en el desarrollo de una herramienta que determina las consignas de gestión del sistema de acuerdo con unos ciertos criterios de optimización. Y una segunda parte, en la que se desarrollará el equipo electrónico y las comunicaciones que permitan la monitorización y el almacenamiento de los datos en tiempo real sobre los consumos, la generación fotovoltaica y el estado de las baterías, para que, a su vez mediante un algoritmo, se generen las consignas de control para cada uno de estos elementos y el sistema pueda funcionar de manera autónoma y eficiente. Todo ello será controlado por una unidad de control que dispondrá de un interfaz gráfico donde el usuario podrá interactuar de manera activa y visualizar los posibles cambios ante diferentes acontecimientos.

[Resumen] Debido a la importancia a escala mundial de la escasez de energía y los efectos del cambio climático están emergiendo alternativas a las fuentes de energía clásicas como los combustibles fósiles y las centrales de energía nuclear de fusión. En este contexto se encuadran las técnicas de “combined heat and power" como una posible solución debido a su capacidad para generar energía eléctrica y térmica de manera más eficiente que los métodos convencionales. Respecto a esto, las pilas de combustible de alta temperatura con membrana de intercambio de protones permiten implementar sistemas de “combined heat and power" además de tratarse de una tecnología eficiente y con menor impacto en la producción de gases de efecto invernadero. En este artículo se describe un sistema de gestión de energía para un modelo simple basado en una pila de combustible usando control predictivo. Para ello se presentan las características de la pila y su contribución a la solución de la problemática energética actual en primer término. Posteriormente, se describe una modelización y control de bajo nivel de la pila y sus subsistemas de generación de calor y electricidad y, finalmente, un problema de control predictivo es propuesto como un método de gestión del calor y energía eléctrica que cumpla una determinada demanda residencial. [Abstract] Due to energy shortage and climate change e_ects world-wide, several alternatives to classical energy sources such as fossil fuels and nuclear fission power plants have arisen. In this context, combined heat and power appear as one of the possible solutions because of its ability to generate electrical and thermal energy more efficiently than conventional methods. Regarding this, high temperature proton exchange fuel cells enable the implementation of combined heat and power systems and have a lesser impact in the production of green- house effect gases to the one by conventional energy sources. In this article, an energy management system for a fuel-cell-based simple model controlled using predictive control is detailed. First of all, fuel cell characteristics as well as its contribution to the solution of the current energy problem are presented. Later on, modeling and low level control of the fuel cell and its heat and electricity generation subsystems are described and, finally, the proposed model predictive control problem is shown as a way to manage heat and electrical energy to fulfil a concrete residential demand. Ministerio de Economía y Empresa; DPI2015-69286-C3-2-R Instituto de Robótica e Informática Industrial; MDM-2016-0656 Generalitat de Catalunya; 2017 SGR 482

La eficiencia energética (E.E) adquirió importancia investigativa a partir de la década de los 70, considerándose importante para la reducción de emisiones de CO2, y para mejorar el rendimiento y la sostenibilidad. (Neri, Cagno, Di Sebastiano, & Trianni, 2018), establecen que para mejorar el rendimiento de la sostenibilidad, las empresas deben adoptar medidas de sostenibilidad industrial, sin embargo, la tasa de adopción de estas iniciativas es baja. En Colombia el uso racional y eficiente de la energía fue declarado como un asunto de interés social, público y de convivencia nacional por la Ley 697 de 2001, en los 17 años que han transcurrido, las autoridades colombianas han desarrollado diferentes esfuerzos para la producción y desarrollo en el país de la eficiencia energética, entre esas las más importantes: - Ley 788 de 2002 Incentivos tributarios por uso eficiente de la energía - Decreto 3683 de 2003- Uso de energías alternativas - Creación del PROURE – Programa de uso racional y eficiente de la energía y demás formas de energía no convencional. - 2008- Reglamento de instalaciones eléctricas RETIE - 2008 Reglamento técnico de iluminación y alumbrado público RETILAP - Ley 1715 de 2014 Por medio de la cual se regula la integración de las energías renovables no convencionales al sistema energético nacional. - 2017 Actualización del PROURE Sin embargo, pese a los esfuerzos que el gobierno de Colombia ha realizado en materia de regulación y promoción de la eficiencia energética, basado en la literatura revisada hasta el momento, lo cual incluye el PROURE, la política de energía nacional, plan de gobierno presidencial, estudios de la UPME, tesis de posgrados y artículo científicos, se evidencia que no se han obtenido resultados de investigación rigurosos que identifiquen las barreras que dificultan la implementación de gestión eficiente de la energía a nivel local y nacional, razón por la cual este trabajo es de mucha pertinencia. Tomando en consideración que en el año 2015 la relación entre de energía útil y las pérdidas en la matriz energética nacional fue de 48% y 52% respectivamente, y que el costo de energía desperdiciada fue de casi 4.700 millones de dólares al año, es preciso indicar que en Colombia existe un potencial significativo para mejorar la eficiencia energética (Ministerio de Minas y Energía de Colombia & Unidad de Planeación Minero Energética - UPME, 2017). Para el caso particular de la industria de manufactura de productos metálicos, según (PROCOLOMBIA, 2016), existe un potencial de consumo de acero de 7 millones de toneladas en el 2020, además de un aumento de 49% en consumo de productos laminados en los últimos 4 años, sin embargo, en el 2014 el precio de la energía eléctrica para la industria fue de 10 USD Cent/KWh, (Tarifa industrial para consumos mensuales mayores a 500.000 kWh) ubicándose por encima de países como Ecuador, Brasil, Perú y Estados Unidos, lo cual indica que existe una necesidad inminente de invertir en eficiencia energética para promover la competitividad en la industria de manufactura metalmecánica, de tal forma que pueda ser mas competitiva frente a los pronósticos de consumo antes mencionados.

Argentina debe incrementar la incorporación de energía renovable a su matriz energética y simultáneamente generar estrategias eficientes para su gestión. En tal sentido, las microrredes eléctricas permiten enfrentar los desafíos técnicos asociados a la gestión de energía orientada a compensar la baja predictibilidad de la generación debido a la elevada variabilidad de las fuentes renovables. Este trabajo analiza la viabilidad económica de instalar dos microrredes (con aporte de energía renovable), de interés para la región Litoral-Centro de Argentina. El primer caso analizado consiste en alimentar un aserradero aislado. El segundo caso es una propuesta de interés para que un gran usuario (más de trescientos kilowatts ?300 kW? de potencia instalada) cumpla de manera rentable su obligación de autogenerar energía renovable utilizando una turbina hidrocinética de río para abastecer un sector de alumbrado público. Se utiliza Homer Pro para dimensionar en forma óptima los componentes de la microrred y para simular su desempeño eléctrico y económico a lo largo de su vida útil. Los resultados son prometedores para la región considerando los recursos disponibles en el Litoral argentino. Fil: Godoy, José Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina Fil: Schierloh, R. M.. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Paraná; Argentina Fil: Vega, Jorge Ruben. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina

Las redes eléctricas se encuentran ante un importante desafío: resolver cómo incorporar una creciente generación distribuida, principalmente de fuentes renovables - intermitentes, variables y estocásticas por naturaleza - y al mismo tiempo aumentar su confiabilidad ante una demanda cada vez más exigente. Una solución tecnológica la provee el concepto de Micro Red Eléctrica Inteligente (MREI) que se caracteriza por poseer la capacidad de gestión y de control planificado en tiempo real de la generación, el almacenamiento y el consumo de la energía y de los flujos multi-direccionales de la potencia al interior de la red y bidireccional en su interacción con el sistema de potencia global.En este contexto, el trabajo de tesis estuvo orientado a obtener resultados teóricos y de aplicación directa para resolver los problemas de ingeniería más relevantes en el diseño de las MREI. Las investigaciones se concentraron en la búsqueda de métodos sistemáticos para analizar y decidir sobre la incorporación de sistemas de almacenamiento de energía en las microredes, ya que son un elemento clave para poder gestionar inteligentemente la energía en ellas. Además, se investigaron y proveyeron métodos para la validación experimental eficiente y precisa de los resultados anteriores. En una primera instancia se desarrolló un método para caracterizar Sistemas Almace- nadores de Energía (SAE) que consiste en obtener su Área de Operación Segura (AOS) en el plano Energía-Potencia (EP) definida por sus capacidades de EP. Diferentes dispositivos de distintas tecnologías son fácilmente comparables representando sus AOS en una misma gráfica. El concepto del AOS-específica es interesante para realizar una comparación más justa entre dispositivos. Posteriormente se desarrolló un método de dimensionamiento de SAE basado en equiparar sus capacidades de EP y las demandadas por el sistema. Este método separa las etapas de caracterización, síntesis del perfil demandado y dimensionamiento per se. La consideración del problema en el plano EP y la posibilidad de reutilizar resultados de etapas anteriores permiten que el método sea sumamente rápido y pueda ser integrado dentro de un proceso iterativo de optimización.

La utilización de sistemas de propulsión híbridos eléctricos para el transporte urbano como alternativa a las plataformas convencionales propulsadas únicamente por motor de combustión interna representan una opción ciertamente competitiva en términos económicos y de prestaciones, y con notables ventajas en términos de contaminación y eficiencia energética. Por tal motivo, en los últimos años, numerosos estudios repor- tados en la literatura han abordado diversos aspectos de estos sistemas de propulsión, siendo la mayor parte de ellos orientados a trabajos de optimización, con el objetivo de mejorar su eficiencia energética, aumentar su vida útil y reducir los costos de adquisición de las plataformas híbridas. En esta tesis se presenta un extenso estudio acerca de los sistemas de propulsión de híbridos eléctricos. Las contribuciones realizadas radican esencialmente en la metodología y en los trabajos de optimización aplicados al diseño, dimensionamiento y gestión energética, sobre diferentes plataformas híbridas eléctricas. La tesis abarca tres aspectos íntimamente relacionados del diseño de las plataformas híbridas: arquitectura, dimensionamiento de componentes y gestión energética. En la primera parte se trabaja sobre los sistemas de propulsión híbridos integrados por motor de combustión interna, motores eléctricos y batería. Específicamente se propone una metodología para abordar el dimensionamiento óptimo de sus componentes con un enfoque multi-objetivo que incluye tanto el consumo de combustible como la degradación de la batería. Dicho estudio incluye además la formulación y el análisis de diferentes estrategias de gestión energética, también con un enfoque multi-objetivo, incluyendo la estrategia óptima. Una segunda contribución realizada por esta tesis está asociada a la arquitectura de la plataforma, y específicamente orientada los sistemas de propulsión híbridos reconfigurables. En este caso se propone una nueva arquitectura reconfigurable que ofrece ventajas en múltiples aspectos en comparación con una de las plataformas híbridas más reconocidas en la literatura y la más masiva del mercado automotriz actual.

A nivel mundial las organizaciones hoteleras se han sumado a las preocupaciones sobre el medio ambiente y la consecuente alza de los energéticos y agua. El Modelo de Gestión integral de Energía para Hoteles (MGIEH) es una propuesta para agilizar la implementación de un sistema de gestión ISO-50001, que incluye la gestión de agua. Con el objetivo de identificar las necesidades, se realizaron visitas técnicas en conjunto con la Corporación para la Energía y el Medio Ambiente (CORPOEMA). El numero de hoteles visitados fue de 26 hoteles en 7 ciudades. Los datos fueron analizados mediante las metodologías del departamento de física de la Universidad Nacional de Colombia y CORPOEMA. Como base del modelo se estudiaron los lineamientos establecidos por los documentaros complementarios de las normas ISO, el Modelo de Gestión Integral de Energía para el sector productivo nacional (MGIE) y el Total Energy Handbook (TEM). El MGIEH se desarrolló identificando las tareas principales de los modelos antecedentes, las necesidades identificadas y las tareas para la certificación en la ISO-50001. Como resultado los apartados principales son el sistema documental, las actividades preliminares a la instalación, la instalación, las tareas principales, el trabajo continuo y la evaluación del sistema. El modelo promueve e incorpora la edificación eficiente, la automatización y el uso de los recurso renovables. La evaluación del modelo fue económica, financiera y con el desarrollando el sistema documental. Se seleccionó un hotel en la ciudad de Barranquilla de 144 habitaciones, evaluando el flujo de caja para un conjunto de 18 proyectos. La evaluación financiera fue positiva demostrando como con los pequeños montos de los ahorros se pueden conseguir la mejora de la eficiencia de los consumos. Se podría esperar que trabajos como el MGIEH se logre un impacto positivo en la consecución de sistemas de gestión de energía, no obstante es responsabilidad de cada hotel incorporarlos dentro de sus tareas administrativas. Abstract. Globally, the hospitality organizations show concern about the environment and rising prices energy and water. The MSGIEH (integral model for energy for hospitality) framework is an energy and water management system for the hospitality industry in Colombia, and aims to provide flexibility in implementation ISO-50001 standard. Technical visits were developed in order to identify the needs of the Colombian hospitality industry, together with CORPOEMA. The hotels visited was 26 in 5 cities of Colombia. The data were analyzed using the methods of the physics department at the National University of Colombia and CORPOEMA. Framework sources were complementary ISO guidelines, MGIE (Colombian Integral Model for Energy Management) and Thailand Total Energy Manual (TEM developed in Thailand and Japan). The MGIEH was developed from the main tasks of the previous frameworks, hospitality needs and the ISO-50001 Certification tasks. As a result the framework main parts are: the preliminary activities, system installation, the core tasks, the continuous task and assessment task. The MGIEH is related to a set of documents built in the framework evaluation. The framework promotes on hospitality: the move towards efficient construction, automation and the use of renewable resources. The MGIEH assessment was focused on the financials scheme and develop of the documentation system. Barranquilla hotel (144 rooms) was selected for the analysis of cash flow a set of 18 projects. Evaluation result, the Barranquilla hotel could obtain better efficiency his consumption of energy and water with few amounts of cash savings, consequently the financial evaluation was positive. One would expect that academicals tasks like MGIEH could obtain achievement positive impact to Colombian hospitality industry for of the energy and water management, however every hospitality manager is responsible of add the management systems on the administrative tasks. Maestría

En aquest treball de tesis la recerca s’ha centrat en l’estudi d’un control en mode de corrent amb aplicació a convertidors estàtics de continua-continua. Aquest s’anomena ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) i te com a característiques les següents, es de cicle extés en cas d’un canvi a la referència de corrent, autònom perque no requereix d’un senyal extern de rellotge, té realimentació (feedback) de la sortida i prealimentació de l’entrada (feedforward). S i fem un resum bàsic de les característiques dels controls més extesos classificant-los en els PWM i els d’histèresi tenim, els controls per PWM es disenyen en un punt de treball fix i sota variacions en gran senyal poden patir d’inestabilitats (es sol utilitzar una rampa de compensació per a que no esdevinguin sobreoscil.lacions), a mes a mes el rebuig a les perturbacions es molt mes lent degut a que tenen una freqüència de conmutació fixa. Respecte als controls per histèresi aqueests son controls ràpids en front a variacions de càrrega però la seva freqüència es variable, poguen arribar teòricament al límit infinit, això dificulta la construcció d’un filtre de sortida. El control proposat manté la mateixa freqüència en estat estacionari (igual que fa un control per PWM) i es ràpid a les variacions de la referència o a perturbacions en la càrrega (com el control pe histèresi). Per a l’obtenció de les variables d’estat del conjunt convertidor-control s’ha utilitzat el model o formulació continu, aquest eprmet treballar per cada subinterval de funcionament del convertidor. El control estudiat, ACPOCCFF, es va implementar en mode analògic i en mode digital aplicat a un convertidor boost, es varen realitzar varies simulacions i els seus resultats es van comparar amb mesures experimentals, fent treballar al convertidor en mode de corrent i en mode de tensió, a mes a mes les mesures es van realitzar en l’espai temporal i en el domini freqüencial. Finalment es va simular una estratègia en interleaving del tipus master-slave de tres plantes boost amb el control ACPOCCFF digital. Les ventatges, entre d’altres, de les estratègies interleaving son les de reduïr el pes, el tamany, millora del rendiment i fent que l’arrisat dels elements emmagatzemadors d’energia dels convertidors sigui mes petit., En este trabajo de tesis la investigación se ha centrado en el estudio de un control en modo de corriente con aplicación a convertidores estáticos de continua-continua. A este control lo hemos denominado ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) y tiene las siguientes características, es de ciclo extendido en caso de cambios de la referencia de corriente, autónomo porque no necesita de una señal de reloj externa, con realimentación (feedback) de la salida y prealimentación de la entrada (feedforward). Si resumimos básicamente las características de los controles más extendidos, clasificándolos en los PWM y los de histéresis tenemos, los controles por PWM se diseñan en un punto de trabajo determinado, y bajo variaciones en gran señal pueden sufrir inestabilidades (se suele utlizar una rampa de compensación para que no ocurran las sobreocilaciones), además el rechazo a perturbaciones es mucho más lento debido a que tienen una frecuencia de conmutación fija. En cuanto a los controles por histéresis son controles rápidos frente a variaciones de carga pero su frecuencia es variable, pudiendo llegar teóricamente al límite infinito, lo cual dificulta la construcción de un filtro de salida. El control propuesto conserva la misma frecuencia en estado estacionario (igual que un control PWM), y es rápido ante variaciones de la consigna o a perturbaciones en la carga (como el control por histéresis). Para la obtención de las variables de estado del conjunto planta-control se ha utilizado el modelo o formulación continua, ya que permite trabajar por cada subintervalo de funcionamiento del convertidor. El control estudiado, ACPOCCFF, se implementó en modo analógico y en modo digital aplicado a una planta boost, realizando varias simulaciones contrastándose con las medidas experimentales, tanto en modo de corriente como en modo de tensión, además las medidas anteriores se realizaron en el espacio temporal y en el dominio frecuencial. Finalmente se simuló una estrategia en interleaving del tipo master-slave de tres plantas boost con el control ACPOCCFF digital. Las ventajas, entre otras, de las estrategias interleaving son las de reducir el peso, el tamaño, mejora de la eficiencia y se reduce el rizado de los elementos almacenadores de energía de los convertidores., This thesis research work studies a one current mode control for DC-DC static converters. This control studied is named ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) and its main features are, extended cycle in current reference change, autonomous because d’ont need a external clock, with output feedback and feedforward for input signal. This control have a two strong points comparated to another two main actually controls, the PWM and the hysterethical control working in sliding mode, the frequency is the same in the any working point (the same PWM control) and is faster if changes are performed in the reference (sliding mode). The converter and control state variables were obtained with the model named continous formulation, this model permit work in each converter subinterval. The studied control, ACPOCCFF, was implemented in analogic and digital mode applied in a boost converter, performing simulations and experimentals measures making a benchmark in the two, the measures were performed in current and voltage mode, in the large signal and frequential domain. Finally a master-slave interleaving strategie was simulated with the digital ACPOCCFF control in three boost converters. Advantges, among others, of interleaving strategies are mass and volumen reduction, improve efficiency and reduce the ripple in energy storage converter elements.

Aquest treball de recerca ha estat enfocat cap a l'aprofitament de les similituds existents entre l'arquitectura d'un satèl·lit (panells solars, bateries, unitat de control de potència, bus d'alimentació en corrent continua, plataforma i càrrega útil) i el disseny d'una arquitectura elèctrica basada en piles de combustible (FCs). En aquesta última, les FCs substituiran els panells solars, mentres que els dispositius d'emmagatzematge auxiliar (ASDs), unitat de control i buses seguiran existint adaptats al nou context de càrregues. Bàsicament es pretén adaptar a aquests sistemes basats en FCs algoritmes de gestió d'energia en estratègies, arquitectures i eines utilitzades en l'àmbit espacial. L'element clau de les diferents topologies híbrides (conjunts conformats per FC, ASD i convertidors commutats dc-dc) analitzades, estudiades i implementades en aquest estudi, és un convertidor modular buck-boost no inversor que presenta les següents característiques: capacitat d'elevar i reduir tensió, alta eficiència i baix arrissat en els seus corrents d'entrada i de sortida. Aquest mòdul pot controlar la seva corrents d'entrada i de sortida amb un ampli ample de banda, la qual cosa facilita el disseny del us diferents llaços de control i protecció requerits pel control mestre, el qual serà implementat digitalment., Este trabajo de investigación ha sido enfocado hacia el aprovechamiento de las similitudes existentes entre la arquitectura de un satélite (paneles solares, baterías, unidad de control de potencia, bus de alimentación en corriente continua, plataforma y carga útil) y el diseño de una arquitectura eléctrica basada en pilas de combustible (FCs). En esta última, las FCs sustituirán a los paneles solares, mientras que los dispositivos de almacenamiento auxiliar (ASDs), unidad de control y buses seguirán existiendo adaptados al nuevo contexto de cargas. Básicamente se pretende adaptar a estos sistemas basados en FCs algoritmos de gestión de energía en estrategias, arquitecturas y herramientas utilizadas en el ámbito espacial. El elemento clave de las diferentes topologías híbridas (conjuntos conformados por FC, ASD y convertidores conmutados dc-dc) analizadas, estudiadas e implementadas en este estudio, es un convertidor modular buck-boost no inversor que presenta las siguientes características: capacidad de elevar y reducir tensión,alta eficiencia y bajo rizado en sus corrientes de entrada y de salida. Este módulo puede controlar su corrientes de entrada y de salida con un amplio ancho de banda, lo cual facilita el diseño del os diferentes lazos de control y protección requeridos por el control maestro, el cual será implementado digitalmente., This research work has been focused toward the use of the similarities between a satellite architecture (solar panels, batteries, power control unit, DC power bus, plataform and useful load) and the design of an electrical architecture based ond fuel ells (FCs), in which the FC will replace the solar panels, while the auxilary storage devices (ASDs), control unit and buses will continue exist adapted to the new load context. Basically, the main objective is adapt these FCs algorithms based on energy management strategies, architectures an tools that have been used in the spatial systems field. The key element of the different hybrid topologies (FC, ASD in conjuction with dc-dc switching converters) is a modular non-inverting buck-boost converter wich has been analyzed, studied and implemented in this study and has the following features: voltage step-up and step-down properties, high efficiency, and low input an output current ripples. This module can control its input and output currents, with a wide bandwidth, which eases the design of the digital master control. This master control will be implemented digitally.

La ejecución del Sistema de Gestión de Energía (SGIE), ayuda a toda organización a tener control de sus consumos energéticos que se ven representados en sus costos de producción. Con el objetivo de realizar la caracterización energética de la empresa, se desarrolló una metodología para la implementación de indicadores de desempeño energético, los cuales muestran el comportamiento del consumo de energía frente a la producción e identificación de las áreas de mayor consumo dentro de la organización, como el área de METAL que corresponde a un 59% del consumo total de la organización y equipos macro consumidores (Cizalla, Compresor de tornillo, Cortadora CNC Plasma y Equipos de soldadura), logrando identificar un ahorro potencial recuperable a causa de la variabilidad operacional de 1063 kWh que equivale al 5% por mes, lo que al año sería 12756 kWh; sin realizar ninguna inversión tecnológica Abstract: the implementation of Energy Management System (EMG) helps any company to have control of their energy consumption which is represented in their costs production. In order to realize the company energy characterization, a methodology was developed for the energy performance indicators implementation, which show the energy consumption behavior against the production and identification of increased consumption areas inside the company, as the METAL área corresponding to 59% of the company total consumption and macro consumers equipment (Shear, screw compressor, CNC Plasma Cutting and Welding equipment), succeeded in identifying a recoverable potential savings due to operational variability 1063 kWh equivalent to 5% per month, which would be 12756 kWh per year; without any technological investment Maestría

El proyecto consiste en la simulación y control de una microrred eléctrica trifásica mediante el método de control droop. La microrred eléctrica, que contará con diversos inversores trifásicos, cargas locales e impedancias de línea, será construida en el entorno de simulación Matlab- Simulink utilizando la librería SimPowerSystems. Mediante la técnica de control droop se pretende compartir la potencia entregada a las cargas sin la utilización de líneas de comunicación específicas entre los inversores. Además, implementando diversos lazos de control se pretenderá gestionar correctamente la energía intercambiada por los elementos de la microrred, ajustándola a los estándares europeos y permitiendo la conexión a la red eléctrica trifásica. El diseño de los lazos aplicados a una microrred eléctrica realista será verificado mediante resultados de simulación obtenidos mediante el programa Matlab-Simulink.

[ANGLÈS] This work is focused on DC to DC conversion, what is a crucial function to enable the use of supercapacitors for energy storage. A theoretical study and comparison of methods, algorithms and techniques for software controlled DC-DC converters have been used to develop a system what can step up or down a DC variable voltage and transform it into a steady state voltage. As a result a new control theory based on Bang-Bang control has been developed with an ARM LPC1768 processor. It was implemented to solve the commercial converters problems because they cannot work with supercapacitors due to their low internal resistance. The outcome is a device what can provide a programmable voltage between 4.5 V and 25 V, hardware can support up to 6 A and it is able to control the operating current flowing through the converter. It can be used with the supercapacitors as shown in this work but it can also be used as a general platform for voltage and energy conversion. Furthermore, the designed hardware has the potential to work with smart grids via Ethernet connector, solar panels with MPPT algorithms and, at last, manage energy between different kinds of DC voltage sources and devices. [CASTELLÀ] Este documento se centra en la implementación de un conversor DC/DC, el cual es un elemento clave en el uso de supercondensadores para el almacenamiento de energía. Se ha realizado un estudio teórico, así como el análisis de diferentes métodos, algoritmos y técnicas para el diseño de conversores DC/DC controlados por software con el objetivo de desarrollar un sistema capaz de elevar o reducir un voltaje DC de valor variable y transformarlo en una tensión constante. Asimismo, se ha desarrollado una nueva teoría de control basada en el control Bang-Bang sobre un microprocesador ARM LPC1768. Fue especialmente implementada para resolver los problemas de los conversores comerciales ya que estos no pueden trabajar con los supercondensadores debido a su baja resistencia interna. El resultado es un dispositivo que puede proporcionar una tensión programable desde 4,5 V hasta 25 V, con un hardware que soporta hasta 6 A y que es capaz de controlar la corriente que fluye a través del convertidor. Puede ser utilizado con los supercondensadores, como se muestra en este documento, pero también como una plataforma para la conversión de tensión y la gestión de energía. Además, el hardware diseñado tiene el potencial para funcionar con redes de potencia inteligentes mediante un conector Ethernet, paneles solares controlados con algoritmos MPPT y, a fin de cuentas, gestionar la transferencia de energía entre diferentes tipos de fuentes y dispositivos que operan con corriente continua. [CATALÀ] Aquest document està centrat en la implementació d'un convertidor DC/DC, el qual és un element fonamental en l'ús de supercondensadors per a l'emmagatzematge d'energia. S'ha realitzat un estudi teòric, així com l'anàlisi de diferents mètodes, algorismes i tècniques per al disseny de convertidors DC/DC controlats per software amb la finalitat de desenvolupar un sistema capaç d'elevar o reduir un voltatge DC de valor variable i transformar-lo en una tensió constant. Així mateix, s'ha desenvolupat una nova teoria de control basada en el control Bang-Bang sobre un processador ARM LPC1768. Fou especialment implementada per a resoldre els problemes dels convertidors comercials ja que aquests no poden treballar amb els supercondensadors a causa de la seva baixa resistència interna. El resultat és un dispositiu que pot proporcionar una tensió programable des de 4,5 V fins 25 V, amb un hardware que suporta fins a 6 A i que és capaç de controlar el corrent que circula a través del convertidor. Pot ser utilitzat amb els supercondensadors, com es mostra en aquest document, però també com una plataforma per la conversió de tensió i la gestió d'energia. A més a més, el hardware dissenyat té el potencial per a funcionar amb xarxes de potència intel·ligents mitjançant un connector Ethernet, panells solars controlats amb algorismes MPPT i, al capdavall, gestionar la transferència d'energia entre diferents tipus de fonts i dispositius que operen amb corrent contínua.

En el presente trabajo se realiza un acercamiento al estudio de la influencia de parámetros variables como lo son la irradiancia, la potencia demandada horaria de un hogar típico español, el coste de la energía eléctrica y el estado de carga del sistema de almacenamiento, en el comportamiento eléctrico de una nueva propuesta al sistema eléctrico actual en España. Dicha propuesta plantea el autoconsumo, utilizando la energía solar fotovoltaica como fuente única de generación de energía, el almacenamiento, y finalmente la posibilidad de conexión del sistema a la red eléctrica en el caso de existir un exceso de energía y no ser almacenada, o de manera contraria, la extracción de energía cuando el sistema presenta un déficit que impida abastecer la potencia demandada.

El presente proyecto pretende mostrar la validez de un modelo de microrred basado en la generación de energía en el punto de consumo mediante fuentes energéticas renovables haciendo una gestión inteligente de ellas. El proyecto se llevará a cabo en el Valle de Gistaín (Huesca), donde dos puntos de consumo cercanos necesitan de grupos electrógenos para satisfacer sus elevadas necesidades energéticas derivadas del elevado número de personas a las que tienen que dar servicio. Se creará una microrred de interconexión de los consumidores auto-regulada y eficiente compuesta por la ampliación de las instalaciones fotovoltaicas existentes, la rehabilitación de una micro-central hidroeléctrica y otras nuevas instalaciones termosolares y de biomasa eliminando el uso de combustibles fósiles. La instalación eléctrica se realizará mediante una microrred de corriente continua para disminuir las pérdidas y por las ventajas que presenta desde el punto de vista de control e interconexión de elementos y reducción de fases de transformación de la corriente desde su generación hasta el punto de consumo final. Con el fin de reducir la potencia pico demandada por la instalación se dispondrá de un control jerárquico de los consumos evitando la activación de elevadas potencias simultáneamente sin perjudicar la calidad del servicio. Para satisfacer las necesidades térmicas de agua corriente sanitaria se dispondrán dispositivos de captación termosolar y calderas de biomasa. Adicionalmente se contará con resistencias eléctricas que entrarán en funcionamiento cuando exista exceso de producción eléctrica. Se pretende con este proyecto mostrar, a través de un ejemplo concreto de proyecto de ejecución, la viabilidad tecnológica y mejora energética y medioambiental de esta tipología de microrred eléctrica e instalaciones para que sirva como ejemplo para zonas rurales y urbanas. Se quiere mostrar el método de estudio, diseño y ejecución de distintas formas de obtención de energía renovable.

Resumen: El consumo térmico de una vivienda (calefacción, ACS y refrigeración) es de 109 kWh 1m2 año, entre el 60 y el 70 % de la energía total destinada a la climatización, es decir, este porcentaje de la energía se utiliza básicamente para calentar y refrigerar edificios. En nuestro clima la radiación recibida supone un promedio de 1600 kWh 1m2 año que proporciona una temperatura media anual entorno a los 13 °C que el subsuelo integra y mantiene a escasa profundidad como consecuencia de su ingente masa y baja conductividad. Esta aportación térmica como temperatura de "pozo" o de "bodega" supone una fuente de energía distribuida, renovable, de muy bajo coste y accesible a todos, con ligeras variaciones locales debidas a las condiciones climáticas de cada lugar. Si bien esta temperatura media de 13 °C puede ser una base excelente para refrigeración durante los períodos estivales se encuentra por debajo de la banda de confort humano en el interior de un edificio (20 0e). Este trabajo muestra como dicha aportación térmica, usualmente desaprovechada, puede utilizarse como aportación en el interior de la envolvente, muros y cubierta, de un edificio para proporcionar un importante ahorro de la energía consumida en calefacción y refrigeración. Al tiempo el control de esta aportación de energía en cerramientos de piel múltiple permite el control sencillo de la permeabilidad térmica en forma localizada regulando independientemente la temperatura de cada espacio o sector., Los siguientes proyectos han financiado el desarrollo y prototipos que aquí se resumen: • EXPOAGUA 2008 ZARAGOZA. • MICINN P.S.E INVISO Industrialización de la vivienda sostenible PSE-380000-2008-6. • CSIC PIE Generación de hidrógeno a partir de residuos orgánicos Ref. 2004 8 OE 254. • Diseño y realización de una nueva Pila de Combustible polimérica de bajo coste y alta eficacia". MCYT- ENE2005-09124-C04-02/ ALT. • Pila de combustible en una arquitectura inteligente de control para su integración en un sistema nergético autosuficiente CICYT-ENER2008-06888-CO2-02.