Energy Management for Stand-Alone Renewable Energy Systems (E-MAN-RES). Simulacions de sistemes.

L’objecte del present informe és la descripció dels treballs duts a terme en l’Activitat 2 del projecte E-MAN-RES: models de simulació i càlcul per optimització i anàlisi de sensibilitat de la gestió de la demanda, per part de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Auditoria ambiental de l'edifici de l'Àrea de Territori, Medi Ambient, Paisatge i Espai Urbà de l'Ajuntament de Sitges

Aquest projecte realitza una auditoria ambiental de l’edifici de l’Àrea de Territori, Medi Ambient, Paisatge i Espai Urbà de l’Ajuntament de Sitges, com a primer pas per a la implantació d’un sistema de gestió ambiental (SGA), en acord amb el Reglament (CE) nº 761/2001, i la posterior obtenció d’un certificat de gestió i auditories ambientals (EMAS). L’auditoria s’inicia amb la identificació dels aspectes ambientals de l’edifici, mitjançant la recopilació de dades sobre consums energètics i hídrics, la estimació de la generació de residus i enquestes de mobilitat als treballadors. Aquestes dades són utilitzades per determinar els aspectes ambientals significatius i posteriorment, exposar una sèrie de propostes de millora per tal de corregir-los o minimitzar-los, com ara sistemes d’estalvi d’aigua, d’enllumenat, de producció d’electricitat i l’educació ambiental dels treballadors. Per a la implantació d’un SGA en la situació actual de l’edifici, es necessària, entre altres coses, la implantació d’un sistema de registre que arxivi els consums d’aigua, energia i generació de residus, per tal de dur un control de les despeses de cadascun dels vectors. A més, caldrà implementar un Programa de bones pràctiques ambientals en l’oficina per tal de reduir el consum elèctric, d’aigua i generació de residus, i la seva classificació per part dels treballadors.

Implantació del distintiu de garantia de qualitat ambiental als establiments de turisme rural d'influència al Parc del Garraf

El present projecte té com a objecte d’estudi l’anàlisi de la situació ambiental en que es troben els ETR de l’àrea d’influència del Parc del Garraf (PG). En una primera fase, s’inventarien i analitzen els 12 ETR més propers als límits del sistema natural del PG, Parc d’Olèrdola i Foix a partir d’una ecofitxa de criteris ambientals d’àmbit general. Posteriorment, s’estudia la viabilitat d’implantació del Distintiu de Garantia de Qualitat Ambiental (DGQA) en els 6 ETR pilot escollits a partir d’una segona ecofitxa creada a partir dels criteris del distintiu. D’aquest detallat estudi s’extreuen relacions interessants com per exemple, que els ETR més aïllats del nucli urbà fan servir el doble de sistemes per obtenir energia que els establiments ubicats al recinte urbà i que actualment, el preu segueix estant més associat a confort que no pas a compromís ambiental. Finalment, s’elaboren unes propostes de millora i els pressupostos associats per que aquests ETR puguin complir les exigències del distintiu.

Eines interactives per l'aprenentatge de la dinàmica i el control dels convertidors de potència

El projecte s'ha centrat en el disseny i desenvolupament de laboratoris virtuals per a la docència del dispositius i mètodes de gestió d’energia. Això s’ha realitzat a dos nivells clarament diferenciats, el primer grup de laboratoris correspon als convertidors electrònics de potencia i el segon grup de laboratoris correspon a un conjunt de casos d’aplicacions concretes. En el primer grup es descriu el detall del funcionament dels diferents elements mentre que en el segon els descriuen les idees i conceptes bàsics de funcionament. Els laboratoris virtuals de convertidors electrònics de potència inclouen el convertidor elevador (boost), el convertidor reductor (buck), i convertidors acobladors magnèticament. Aquestes permeten estudiar el comportament dinàmica des d’un punt de vista commutat o bé promitjat, les aplicacions incorporen també la possibilitat de sintonitzar els controladors. Aquestes aplicacions han estat desenvolupades per ser un complement per les sessions de pràctiques presencials. Els laboratoris virtuals d’aplicacions, inclouen els sistema de transport metropolità, el vehicle híbrid i els sistemes de gestió de talls transitoris en el subministrament d’energia principalment. Aquestes laboratoris permeten introduir els estudiants de forma qualitativa en els diferents conceptes i tècniques emprades en els sistemes de generació, transport i transformació d’energia. Totes les aplicacions han estat desenvolupades emprant Easy JAVA Simulations, aquesta eina permet desenvolupar laboratoris multiplataforma fàcilment distribuïbles a través d’internet.

Desenvolupament d'un node sensor sense fils autoalimentat. Mòdul piezo-magnètic

En aquest projecte es pretén implementar un dispositiu capaç de ser auto-suficient i no dependre de cap tipus de pila, bateria o fil elèctric que l’abasteixi d’energia elèctrica. El dispositiu recol·lectarà la energia magnètica generada per la corrent elèctrica a un fil i la transformarà en energia elèctrica, que serà emmagatzemada per el seu posterior ús. A demès, aquest projecte s’ha desenvolupat en col·laboració amb un segon projecte, dintre del qual s’implementarà una xarxa de sensors, mitjançant el protocol MIWI. Aquest projecte es divideix en tres grans blocs. El primer bloc del projecte serà una introducció teòrica de tots els coneixements relacionats amb el concepte d’energy harvesting i els mecanismes físic implicats. Al segon bloc podrem veure com s’han realitzat els càlculs, simulacions i posada en marxa, dels diferents elements que formaran el dispositiu recol·lector d’energia. Per últim en el tercer bloc veurem el prototip ja implementat. Es valoraran els resultats obtinguts, i es veuran els temps que necessitarà per alimentar al microcontrolador.

Metodología del entrenamiento de la resistencia específica en el tenis de competición. Revisión y propuesta

El principal objetivo del entrenamiento de la resistencia en el jugador de tenis de competición es mejorar la habilidad para realizar ejercicios de alta intensidad de manera repetida, recuperarse rápidamente de los esfuerzos y mantener dicha intensidad durante el juego, evitando o retardando de esta manera la aparición de la fatiga. Para el desarrollo de los sistemas energéticos específicos, el jugador debe dirigir los entrenamientos al desarrollo de las vías energéticas y patrones de movimiento que predominan en la competición, respetando en la medida de lo posible la naturaleza intermitente del deporte y la participación muscular específica. El entrenamiento intermitente (EI) es un método adecuado y mejora el nivel de especificidad en relación a los métodos continuos o interválicos largos utilizados tradicionalmente y puede realizarse en la pista de tenis mediante ejercicios específicos. Es importante controlar adecuadamente los parámetros de carga del EI para dirigir adecuadamente las adaptaciones fisiológicas y efectos del entrenamiento a las necesidades del deporte. El objetivo de este trabajo es realizar una revisión sobre los principales aspectos fisiológicos y parámetros específicos de carga necesarios para una orientación específica del EI para el tenis y proponer un modelo de variabilidad de dichos parámetros de carga en un entorno específico de entrenamiento.

Biophysical requirements of power-supply systems: nuclear energy and fossil energy

The report presents a grammar capable of analyzing the process of production of electricity in modular elements for different power-supply systems, defined using semantic and formal categories. In this way it becomes possible to individuate similarities and differences in the process of production of electricity, and then measure and compare “apples” with “apples” and “oranges” with “oranges”. For instance, when comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. As a matter of facts, the performance of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. By adopting this approach, it becomes possible to compare the performance of the two power-supply systems by comparing their relative biophysical requirements for the phases that both nuclear energy power plants and fossil energy power plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. This report presents the evaluation of the biophysical requirements for the two powersupply systems: nuclear energy and fossil energy. In particular, the report focuses on the following requirements: (i) electricity; (ii) fossil-fuels, (iii) labor; and (iv) materials.

Estimation of zero-sequence impedance of undergrounds cables for single-phase fault location in distribution systems with electric arc

This paper focus on the problem of locating single-phase faults in mixed distribution electric systems, with overhead lines and underground cables, using voltage and current measurements at the sending-end and sequence model of the network. Since calculating series impedance for underground cables is not as simple as in the case of overhead lines, the paper proposes a methodology to obtain an estimation of zero-sequence impedance of underground cables starting from previous single-faults occurred in the system, in which an electric arc occurred at the fault location. For this reason, the signal is previously pretreated to eliminate its peaks voltage and the analysis can be done working with a signal as close as a sinus wave as possible

Search for very high energy gamma-ray emission from pulsar-pulsar wind nebula systems with the MAGIC telescope

The MAGIC collaboration has searched for high-energy gamma-ray emission of some of the most promising pulsar candidates above an energy threshold of 50 GeV, an energy not reachable up to now by other ground-based instruments. Neither pulsed nor steady gamma-ray emission has been observed at energies of 100 GeV from the classical radio pulsars PSR J0205+6449 and PSR J2229+6114 (and their nebulae 3C58 and Boomerang, respectively) and the millisecond pulsar PSR J0218+4232. Here, we present the flux upper limits for these sources and discuss their implications in the context of current model predictions.

Average ground-state energy of finite Fermi systems

Semiclassical theories such as the Thomas-Fermi and Wigner-Kirkwood methods give a good description of the smooth average part of the total energy of a Fermi gas in some external potential when the chemical potential is varied. However, in systems with a fixed number of particles N, these methods overbind the actual average of the quantum energy as N is varied. We describe a theory that accounts for this effect. Numerical illustrations are discussed for fermions trapped in a harmonic oscillator potential and in a hard-wall cavity, and for self-consistent calculations of atomic nuclei. In the latter case, the influence of deformations on the average behavior of the energy is also considered.

Exact lower bounds to the ground-state energy of spin systems: The two-dimensional S=1/2 antiferromagnetic Heisenberg model

We present a very simple but fairly unknown method to obtain exact lower bounds to the ground-state energy of any Hamiltonian that can be partitioned into a sum of sub-Hamiltonians. The technique is applied, in particular, to the two-dimensional spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg model. Reasonably good results are easily obtained and the extension of the method to other systems is straightforward.

Energy transduction in periodically driven non-hermitian systems

We show a new mechanism to extract energy from nonequilibrium fluctuations typical of periodically driven non-Hermitian systems. The transduction of energy between the driving force and the system is revealed by an anomalous behavior of the susceptibility, leading to a diminution of the dissipated power and consequently to an improvement of the transport properties. The general framework is illustrated by the analysis of some relevant cases.

Modeling and control of electromechanical systems

The material presented in the these notes covers the sessions Modelling of electromechanical systems, Passive control theory I and Passive control theory II of the II EURON/GEOPLEX Summer School on Modelling and Control of Complex Dynamical Systems.We start with a general description of what an electromechanical system is from a network modelling point of view. Next, a general formulation in terms of PHDS is introduced, and some of the previous electromechanical systems are rewritten in this formalism. Power converters, which are variable structure systems (VSS), can also be given a PHDS form.We conclude the modelling part of these lectures with a rather complex example, showing the interconnection of subsystems from several domains, namely an arrangement to temporally store the surplus energy in a section of a metropolitan transportation system based on dc motor vehicles, using either arrays of supercapacitors or an electric poweredflywheel. The second part of the lectures addresses control of PHD systems. We first present the idea of control as power connection of a plant and a controller. Next we discuss how to circumvent this obstacle and present the basic ideas of Interconnection and Damping Assignment (IDA) passivity-based control of PHD systems.

Thermostatistical description of small systems in nonequilibrium conditions: Energy conversion and harvesting

Hysteresis cycles are very important features of energy conversion and harvesting devices, such as batteries. The efficiency of these may be strongly affected by the physical size of the system. Here, we show that in systems which are small enough, the existence of physical boundaries which produce nonhomogeneities of the interaction potential gives rise to inflections and barriers in the associated free energy. This in turn brings on irreversible processes which can be triggered under suitable external conditions imposed by a heat bath. As an example, by controlling the temperature, the state of a small system may be impelled to oscillate between two different structural configurations or aggregation states avoiding equilibrium coexistence and therefore dissipating energy. This cyclical behavior associated with a hysteresis cycle may be prototypical of energy conversion, storage, or generating nanodevices, as exemplified by Li-ion insertion batteries.