An aggregated fridge-freezer peak shaving and valley filling control strategy for enhanced grid operations

The need for fast response demand side participation (DSP) has never been greater due to increased wind power penetration. White domestic goods suppliers are currently developing a `smart' chip for a range of domestic appliances (e.g. refrigeration units, tumble dryers and storage heaters) to support the home as a DSP unit in future power systems. This paper presents an aggregated population-based model of a single compressor fridge-freezer. Two scenarios (i.e. energy efficiency class and size) for valley filling and peak shaving are examined to quantify and value DSP savings in 2020. The analysis shows potential peak reductions of 40 MW to 55 MW are achievable in the Single wholesale Electricity Market of Ireland (i.e. the test system), and valley demand increases of up to 30 MW. The study also shows the importance of the control strategy start time and the staggering of the devices to obtain the desired filling or shaving effect.

Algoritmos inteligentes de baixa complexidade

A domótica é uma área com grande interesse e margem de exploração, que pretende alcançar a gestão automática e autónoma de recursos habitacionais, proporcionando um maior conforto aos utilizadores. Para além disso, cada vez mais se procuram incluir benefícios económicos e ambientais neste conceito, por forma a garantir um futuro sustentável. O aquecimento de água (por meios elétricos) é um dos fatores que mais contribui para o consumo de energia total de uma residência. Neste enquadramento surge o tema “algoritmos inteligentes de baixa complexidade”, com origem numa parceria entre o Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e Informática (DETI) da Universidade de Aveiro e a Bosch Termotecnologia SA, que visa o desenvolvimento de algoritmos ditos “inteligentes”, isto é, com alguma capacidade de aprendizagem e funcionamento autónomo. Os algoritmos devem ser adaptados a unidades de processamento de 8 bits para equipar pequenos aparelhos domésticos, mais propriamente tanques de aquecimento elétrico de água. Uma porção do desafio está, por isso, relacionada com as restrições computacionais de microcontroladores de 8 bits. No caso específico deste trabalho, foi determinada a existência de sensores de temperatura da água no tanque como a única fonte de informação externa aos algoritmos, juntamente com parâmetros pré-definidos pelo utilizador que estabelecem os limiares de temperatura máxima e mínima da água. Partindo deste princípio, os algoritmos desenvolvidos baseiam-se no perfil de consumo de água quente, observado ao longo de cada semana, para tentar prever futuras tiragens de água e, consequentemente, agir de forma adequada, adiantando ou adiando o aquecimento da água do tanque. O objetivo é alcançar uma gestão vantajosa entre a economia de energia e o conforto do utilizador (água quente), isto sem que exista necessidade de intervenção direta por parte do utilizador final. A solução prevista inclui também o desenvolvimento de um simulador que permite observar, avaliar e comparar o desempenho dos algoritmos desenvolvidos.

Thermal performance in a conventional fireplace and in an inset appliance

The objective of this study is to compare the performance of the equipment currently employed in the domestic heating with firewood, the conventional fireplace and the inset appliance with close firedoors. For such, it was followed the European Standard EN13229:2001/A2:2004. Efficiency and heat output is determined and the major heat losses that penalize the appliance performance are identified and calculated. Tests in laboratory were developed in two inset appliances, and tests in situ in one conventional fireplace. One of the appliances uses only staging as primary air, and the other only grate air In inset appliances, with a heat output near 10 kW, the average efficiency varies between 67% and 73%, while in a conventional fireplace that value lies at 30%. In all these devices the major losses take place as sensible heat in the flue gases, 23% to 30 % in inset appliances and above 50% in a conventional fireplace. The second most important heat loss happens by chemical losses in the flue gases. It takes values near 17% in a conventional fireplace and may be disregarded in an inset appliance.

Patient´s knowledge about radiation and radiological protection

Purpose: To obtain and analyse patient´s knowledge and perceptions regarding radiation exposure, from both natural and man-made radiation of medical procedures and interventions. Verify if patients worry about their exposure when undergoing medical exams, are aware of associated risks and means of radiological protection and if their knowledge on medical radiation exposure affects their own decisions. Methods and Materials: On a medical environment a self-applied questionnaire was used as instrument and assigned to patients who would undergo medical imaging exams involving ionising radiation. A total of 300 valid questionnaires were interpreted and statistically analysed through descriptive statistics and Phi & Cramer´s V correlation tests. Results: 44.3% of patients believe most of their exposure derives from electronic appliances and 25% from medical imaging exams, while patient´s with higher education levels tend to consider is comes from the environment. The great majority of patients (95%) consider that only certified personnel should operate medical imaging equipment, but 74% never ask for their qualifications. 66.3% of patients claim that Technologists have more education on radiological protection and about 60% of patients rarely or never worry about radiation exposure when undergoing medical imaging exams. Conclusion: Patients overestimate the risks of industrial radiation exposure while they underestimate the associated risks of medical radiation exposure and the Technologist´s ability to reduce the inherent radiation exposure of medical imaging exams. Patient´s knowledge on radiation and radiological protection is based more on perceptions and beliefs, rather than factual knowledge.

Impact of energy-using product policies

Energy-using products (EuPs), such as domestic appliances, audio-visual and ICT equipment contribute significantly to CO2 emissions, both in the domestic and non-domestic sectors. Policies that encourage the use of more energy efficient products can therefore generate significant reductions in overall energy consumption and hence, CO2 emissions. To the extent that these policies cause an increase the average production cost of EuPs, they may impose economic costs on producers, or on consumers, or on both. In this theoretical paper, an adaptation of a simple vertical product differentiation model – in which products are characterised in terms of their quality and their energy consumption – is used to analyse the impact of the different EuP polices on product innovation and to assess the resultant economic impacts on producers and consumers. It is shown that whereas the imposition of a binding product standard for energy efficiency unambiguously reduces aggregate profit and increases the average market price in the absence of any learning effects, the introduction or strengthening of demand-side measures (such as energy labelling) may reduce, or increase, aggregate profit. Even in the case where the overall impact is unambiguously negative, the effects of product innovation and learning can be in either direction.

Controlo preditivo distribuído em edifícios para conforto térmico e alocação de cargas

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Uso eficiente da água nos Açores : análise de viabilidade e boas práticas em habitações unifamiliares

Dissertação de Mestrado, Engenharia e Gestão de Sistemas de Água, 4 de Março de 2016, Universidade dos Açores.

Damage evaluation of drilled carbon/epoxy laminates based on area assessment methods

The characteristics of carbon fibre reinforced laminates had widened their use, from aerospace to domestic appliances. A common characteristic is the need of drilling for assembly purposes. It is known that a drilling process that reduces the drill thrust force can decrease the risk of delamination. In this work, delamination assessment methods based on radiographic data are compared and correlated with mechanical test results (bearing test).

Dynamic load management in a smart home to participate in demand response events

In future power systems, in the smart grid and microgrids operation paradigms, consumers can be seen as an energy resource with decentralized and autonomous decisions in the energy management. It is expected that each consumer will manage not only the loads, but also small generation units, heating systems, storage systems, and electric vehicles. Each consumer can participate in different demand response events promoted by system operators or aggregation entities. This paper proposes an innovative method to manage the appliances on a house during a demand response event. The main contribution of this work is to include time constraints in resources management, and the context evaluation in order to ensure the required comfort levels. The dynamic resources management methodology allows a better resources’ management in a demand response event, mainly the ones of long duration, by changing the priorities of loads during the event. A case study with two scenarios is presented considering a demand response with 30 min duration, and another with 240 min (4 h). In both simulations, the demand response event proposes the power consumption reduction during the event. A total of 18 loads are used, including real and virtual ones, controlled by the presented house management system.

Convergence of Smart Grid ICT architectures for the last mile

The evolution of the electrical grid into a smart grid, allowing user production, storage and exchange of energy, remote control of appliances, and in general optimizations over how the energy is managed and consumed, is also an evolution into a complex Information and Communication Technology (ICT) system. With the goal of promoting an integrated and interoperable smart grid, a number of organizations all over the world started uncoordinated standardization activities, which caused the emergence of a large number of incompatible architectures and standards. There are now new standardization activities which have the goal of organizing existing standards and produce best practices to choose the right approach(es) to be employed in specific smart grid designs. This paper follows the lead of NIST and ETSI/CEN/CENELEC approaches in trying to provide taxonomy of existing solutions; our contribution reviews and relates current ICT state-of-the-art, with the objective of forecasting future trends based on the orientation of current efforts and on relationships between them. The resulting taxonomy provides guidelines for further studies of the architectures, and highlights how the standards in the last mile of the smart grid are converging to common solutions to improve ICT infrastructure interoperability.

An agent-based simulator to estimate domestic energy use

Throughout recent years, there has been an increase in the population size, as well as a fast economic growth, which has led to an increase of the energy demand that comes mainly from fossil fuels. In order to reduce the ecological footprint, governments have implemented sustainable measures and it is expected that by 2035 the energy produced from renewable energy sources, such as wind and solar would be responsible for one-third of the energy produced globally. However, since the energy produced from renewable sources is governed by the availability of the respective primary energy source there is often a mismatch between production and demand, which could be solved by adding flexibility on the demand side through demand response (DR). DR programs influence the end-user electricity usage by changing its cost along the time. Under this scenario the user needs to estimate the energy demand and on-site production in advance to plan its energy demand according to the energy price. This work focuses on the development of an agent-based electrical simulator, capable of: (a) estimating the energy demand and on-site generation with a 1-min time resolution for a 24-h period, (b) calculating the energy price for a given scenario, (c) making suggestions on how to maximize the usage of renewable energy produced on-site and to lower the electricity costs by rescheduling the use of certain appliances. The results show that this simulator allows reducing the energy bill by 11% and almost doubling the use of renewable energy produced on-site.

Comparaison des effets sur la croissance des maxillaires de l'utilisation du Forsus® versus celle des élastiques de classe II

Objectif : Évaluer les effets sur la croissance des maxillaires, ainsi que les effets dentaires, de l'utilisation du Forsus versus celle des élastiques de classe II. Matériel et méthode : Un échantillon de 30 patients a été traité sans extraction et a eu une phase d'alignement préliminaire avec appareillage orthodontique fixe complet. Vingt-trois (23) patients (14 filles, 9 garçons) ont été traités à l'aide de Forsus (âge moyen : 13,4 ans) et 7 patients (4 filles, 3 garçons) ont été traités avec des élastiques de classe II (âge moyen : 14,3 ans). Une radiographie céphalométrique a été prise à la fin de la phase d'alignement, juste avant la mise en place de l'appareil myofonctionnel choisi, et une autre au moment de l'enlèvement de l'appareil (temps de port moyen : 0,5 an). Les radiographies ont ensuite été tracées à l'aveugle et 17 mesures ont été sélectionnées pour évaluer l'effet des appareils sur les maxillaires (ANS-PNS, SNA, SNB, ANB, Go-Pg, Ar-Go, Co-Gn, axe Y, Ar-Gn, Ar-Go-Me, FMA, POF/FH, PP/FH, B-Pg(PM), 1/-FH, 1/-/1, /1-PM). Un questionnaire pour évaluer le confort face à leur appareil a été remis aux patients à environ la moitié du temps de port estimé. Résultats : Il n'y a aucune différence statistiquement significative entre les deux traitements sur la croissance du maxillaire (ANS-PNS p = 0,93, SNA p = 0,12). De façon générale, il n'y a pas non plus de différence significative entre les deux traitements sur la croissance de la mandibule (Ar-Gn p = 0,03, SNB p = 0,02 et pour les 6 autres mesures p > 0,05). Pour la composante dento-alvéolaire, les deux traitements proclinent les incisives inférieures et rétroclinent les incisives supérieures, le Forsus causant une plus forte rétroclinaison des incisives supérieures (1/-FH p = 0,007, /1-PM p = 0,10). Pour les changements angulaires des plans, le Forsus cause de manière significative une augmentation de l’inclinaison du plan occlusal (POF/FH p = 0,001). Pour le questionnaire sur l'évaluation du confort, il n'y a pas de différence entre les deux traitements en ce qui concerne la gêne face aux activités quotidiennes (p = 0,19). L'hygiène est plus facile avec les élastiques (p = 0,03). Le sommeil n’est perturbé par aucun des appareils (p =0,76). La différence entre le groupe «élastiques» et le groupe «Forsus» pour le confort en général n'est pas significative (p = 0,08). Conclusions : Le but de l’étude étant de vérifier l’efficacité des élastiques de classe II bien portés versus celle des Forsus, on peut conclure que leurs effets sont relativement similaires sur les maxillaires. Cependant, le Forsus cause de manière statistiquement significative une augmentation de l'angle du plan occlusal et une rétroclinaison plus importante des incisives supérieures.

Post orthodontic effects of SARPE on sleep-disordered breathing in young adults as observed in a sleep laboratory

Introduction: L’expansion palatine du maxillaire a beaucoup d’effets positifs sur la respiration et la qualité du sommeil, mais peu d'études ont examiné ces données sur des adultes ayant dépassé l’âge permettant de bénéficier d'une expansion palatine conventionnelle. Le but de cette recherche est d’évaluer la stabilité de l’EPRAC (expansion palatine rapide assistée chirurgicalement) et son effet sur les troubles respiratoires après l’ablation des appareils orthodontiques. Méthodes: Neuf patients (Âge moyen 21, entre 16-39 ans) nécessitant une EPRAC ont passé des nuits dans un laboratoire de sommeil, et ce avant l’EPRAC, après l’EPRAC, et après l’ablation des appareils fixes. Les radiographies céphalométriques postéroantérieures ainsi que les modèles d’étude ont été pris pendant ces trois périodes de temps. Résultats: L’analyse des modèles d’étude a démontré une récidive significative au niveau des distances inter-molaires et inter-canines au niveau du maxillaire seulement. Les analyses céphalométriques ont démontré une récidive au niveau de la largeur maxillaire. Aucun changement important n'a été observé dans les stades de sommeil, mais une réduction importante dans l’index de ronflement a été notée. De plus, il y avait moins de changements entre les stades de sommeil. Conclusions: La récidive squelettique est minime et cliniquement non significative. Par contre, les changements dans les distances intermolaires et intercanines sont cliniquement importants. Il semble également qu'une EPRAC ait un effet positif sur la qualité de sommeil par la réduction de l’indice de ronflement ainsi que sur la diminution des changements entre les stades de sommeil.

Évaluation de la stabilité de l'ostéotomie de type LeFort I multisegmentaire

Introduction : Cette étude vise à évaluer la stabilité de la chirurgie LeFort I multisegmentaire à moyen (fin du traitement orthodontique) et à long termes dans les trois plans de l'espace (transversal, antéro-postérieur et vertical). Matériel et méthodes : L'échantillon étudié est composé de 31 patients traités en clinique privée, ayant eu une chirurgie LeFort I multisegmentaire en deux, trois ou quatre morceaux, et ayant terminé leur traitement orthodontique. Parmi eux, 17 patients ayant terminé leur traitement orthodontique depuis plus de deux ans (moyenne de trois ans post-traitement) ont permis d'évaluer la stabilité de la procédure chirurgicale à long terme. La collecte des données a été réalisée sur des modèles et des radiographies céphalométriques latérales pris à des temps précis tout au long du traitement orthodontique, ainsi que pendant la période de contention. Concernant l'analyse statistique, des T-tests et des corrélations de Pearson ont été utilisés. Le test de Bland-Altman et le coefficient de corrélation intra-classe ont permis d'analyser les fiabilités intra-examinateur et inter-examinateurs. Résultats : Une récidive transverse significative, mais très faible cliniquement, est constatée aux niveaux prémolaires et molaires entre la chirurgie et la fin du traitement orthodontique. Elle est corrélée avec l’expansion totale réalisée. Cette récidive transverse est non significative suite au traitement orthodontique. Aucune corrélation statistiquement significative n'est mise en évidence entre le nombre de segments et la récidive transverse postchirurgicale. Une variation de certaines mesures antéro-postérieures et verticales statistiquement significative, mais faible cliniquement, est notée entre la chirurgie et la fin du traitement orthodontique (avancement et impaction postérieure). Pour les mesures antéro-postérieures et verticales, aucun changement n'est statistiquement significatif suite au traitement orthodontique. Conclusion : Pour l'échantillon étudié, la stabilité de l'ostéotomie de type LeFort I multisegmentaire est très bonne, dans les trois plans de l'espace étudiés.

Problèmes de tournées de véhicules avec contraintes de chargement

Cette thèse s’intéresse aux problèmes de tournées de véhicules où l’on retrouve des contraintes de chargement ayant un impact sur les séquences de livraisons permises. Plus particulièrement, les items placés dans l’espace de chargement d’un véhicule doivent être directement accessibles lors de leur livraison sans qu’il soit nécessaire de déplacer d’autres items. Ces problèmes sont rencontrés dans plusieurs entreprises de transport qui livrent de gros objets (meubles, électroménagers). Le premier article de cette thèse porte sur une méthode exacte pour un problème de confection d’une seule tournée où un véhicule, dont l’aire de chargement est divisée en un certain nombre de piles, doit effectuer des cueillettes et des livraisons respectant une contrainte de type dernier entré, premier sorti. Lors d’une collecte, les items recueillis doivent nécessairement être déposés sur le dessus de l’une des piles. Par ailleurs, lors d’une livraison, les items doivent nécessairement se trouver sur le dessus de l’une des piles. Une méthode de séparation et évaluation avec plans sécants est proposée pour résoudre ce problème. Le second article présente une méthode de résolution exacte, également de type séparation et évaluation avec plans sécants, pour un problème de tournées de véhicules avec chargement d’items rectangulaires en deux dimensions. L’aire de chargement des véhicules correspond aussi à un espace rectangulaire avec une orientation, puisque les items doivent être chargés et déchargés par l’un des côtés. Une contrainte impose que les items d’un client soient directement accessibles au moment de leur livraison. Le dernier article aborde une problème de tournées de véhicules avec chargement d’items rectangulaires, mais où les dimensions de certains items ne sont pas connus avec certitude lors de la planification des tournées. Il est toutefois possible d’associer une distribution de probabilités discrète sur les dimensions possibles de ces items. Le problème est résolu de manière exacte avec la méthode L-Shape en nombres entiers.