Sistema de conversión electromecánica de alta potencia específica para generación eléctrica de origen renovable

La presente tesis estudia, analiza y explora la problemática de la conversión electromecánica a baja velocidad y propone soluciones para mejorarla en términos de prestaciones y coste. La baja velocidad es una característica común de la mayor parte de sistemas de conversión de fuentes renovables. Dicha baja velocidad se debe a la manera en que se establece la interacción entre la fuente y el sistema de generación. Se aborda la problemática del accionamiento directo entre el absorbedor y el generador eléctrico en los casos de energía eólica y energía con olas. A continuación se profundiza en las máquinas de imanes permanentes, las cuales son de gran interés en este caso por las prestaciones que permiten en términos de eficiencia y densidad de potencia. Se presentan los modelos físicos empleados y en base a ellos se proponen metodologías de diseño, una de las cuales maximiza el par en relación a las pérdidas, y otra que minimiza el efecto de la incertidumbre existente sobre el precio de los imanes permanentes, problemática enorme en el caso de las tierras raras. Adicionalmente, y como contribución a la técnica más importante de esta tesis, se propone y justifica el uso en aplicaciones de accionamiento directo de una configuración de máquina que mejora las características de las ya existentes.

Estudio de la gestión de la variable ambiental en la generación termoeléctrica

En la actualidad, el cambio climático es uno de los temas de mayor preocupación para la población mundial y los científicos de todo el mundo. Debido al crecimiento de la población de forma exponencial, la demanda de energía aumenta acorde con ello, por lo que las actividades de producción energética aumentan consecuentemente, siendo éstas las principales causantes de la aceleración del cambio climático. Pese a que muchos países previamente habían apostado por la producción energética mediante tecnologías limpias a partir de energías renovables, hoy en día es imposible prescindir de los combustibles fósiles pues, junto a la energía nuclear, suponen el mayor porcentaje dentro del mix energético de los países más grandes del mundo, por lo que el cambio debe ser global y con todos los países implicados al unísono. Por ello, los países desarrollados decidieron acordar una serie de leyes y normas para la regulación y el control de la expansión energética en el mundo, mediante programas de incentivo a las empresas para la producción de energía limpia, libre de emisiones, sustituyendo y mejorando los procesos tecnológicos para que garanticen un desarrollo sostenible. De esta forma, se conseguiría también reducir la dependencia energética de los países productores de los recursos fósiles más importantes y a su vez, ayudar a otros sectores a diversificar su negocio y mejorar así la economía de las áreas colindantes a las centrales de producción térmica. Gracias a estos programas de incentivo o, también llamados mecanismos de flexibilidad, las empresas productoras de energía, al acometer inversiones en tecnologia limpia, dejan de emitir gases de efecto invernadero a la atmósfera. Por tanto, gracias al comercio de emisiones y al mercado voluntario, las empresas pueden vender dichas emisiones aumentando la rentabilidad de sus proyectos, haciendo más atractivo de por sí el hecho de invertir en tecnología limpia. En el proyecto desarrollado, se podrá comprobar de una forma más extensa todo lo anteriormente citado. Para ello, se desarrollará una herramienta de cálculo que nos permitirá analizar los beneficios obtenidos por la sustitución de un combustible fósil, no renovable, por otro renovable y sostenible, como es la biomasa. En esta herramienta se calcularán, de forma estimada, las reducciones de las emisiones de CO2 que supone dicha sustitución y se hallará, en función del valor de las cotizaciones de los bonos de carbono en los diferentes mercados, cuál será el beneficio económico obtenido por la venta de las emisiones no emitidas que supone esta sustitución. Por último, dicho beneficio será insertado en un balance económico de la central donde se tendrán en cuenta otras variables como el precio del combustible o las fluctuaciones del precio de la electricidad, para hallar finalmente la rentabilidad que supondría la inversión de esta adaptación en la central. Con el fin de complementar y aplicar la herramienta de cálculo, se analizarán dos casos prácticos de una central de carbón, en los cuales se decide su suscripción dentro del contexto de los mecanismos de flexibilidad creados en los acuerdos internacionales.

EL PAISAJE Y LA TRANSICIÓN ENERGÉTICA: COMPARANDO EL SURGIMIENTO DE PAISAJES DE ENERGÍA EÓLICA EN FRANCIA, ALEMANIA Y PORTUGAL

Due to the global acceptance of the reality of global warming, ever more countries are in the process of implementing alternative energies such as wind power. In this article, we focus on the transformation of space as a consequence of these newly established alternative energy policies. Landscapes are the level at which political visions and policy decisions endorse (or not) their very materiality. We analyze the deployment of wind power in three European countries, France, Germany and Portugal through the lens of ethnographic landscape studies. We argue that the successful implementation of low carbon futures is highly dependent on the respective national cultures of administration as well as on local practices, initiatives and perceptions of space at the local level. In each of the countries under scrutiny, we analyze the way in which wind power and landscape issues are framed, we point at potential tensions and explore how these are overcome (or not) at the local level so as to give way for the emergence of (new) wind power landscapes. We compare the role played by landscape cultures, institutions or practices in the development and resolution of tensions over the deployment of wind energy.

ENERGÍA EÓLICA Y PAISAJES PROTEGIDOS: CONTROVERSIAS EN EL PARQUE NATURAL DE MONTESINHO

As one of the case studies developed under the international project “Eoliennes et paysage” we could follow the controversial issue of wind power and protected areas in the Montesinho Natural Park, Northeast Portugal, where the local populations demand the setting up of a wind farm in unproductive communal lands, aspiring to benefi t economically from it, while the preservationist claims against wind power within the protected area are sensed by them as an external and illegitimate interference in the communitarian management of a local heritage. Although wind power installation in Montesinho mountains is yet only a virtual possibility (facing hard administrative and technical barriers), this case study contributed to shed light into the kind of negotiations that are being promoted at local and regional levels, and how the present banning of wind power in the region due to conservation restrictions is reactivating ancient antagonisms.

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Energía Eólica en Argentina: una cuestión estratégica hacia la Economía del Hidrógeno. Wind Energy in Argentina: a strategic subject towards the Hydrogen Economy.

Identificación/caracterización del problema: El abastecimiento energético en base a fuentes no tradicionales o recursos no renovables es un tema altamente estratégico en las agendas de los Estados. El petróleo se está agotando y las existencias no alcanzarán para abastecer el consumo mundial.Esto ha llevado a Gobiernos a implementar alternativas de producción energética basadas en fuentes no tradicionales, tales como el Hidrógeno (H2), lo cual creará una Economía basada en el Hidrógeno.Argentina cuenta con una matriz energética dependiente en un 90 por ciento del petróleo y con reservas certificadas de petróleo y gas natural para 8,6 y 9,4 años respectivamente. Sin duda, los desafíos próximos serán: a) crear las herramientas necesarias para minimizar una potencial crisis energética en el corto plazo, y b) desarrollar políticas energéticas que articulen su autoabastecimiento e inserción en la Economía del Hidrógeno. Dado que Argentina cuenta con uno de los recursos renovables más importantes del mundo, "el viento", tiene condiciones inmejorables para obtener Hidrógeno (H2) por electrólisis del agua, utilizando energía eléctrica proveniente de fuentes renovables como la eólica (EE). Es por ello que apostar al desarrollo local del H2 basado en la EE nos ofrecerá como país, un rol estratégico en la futura Economía del Hidrógeno.Objetivo General: Identificar la actual Matriz Energética Argentina y reconocer los factores limitantes y oportunidades para la diversificación de la misma, utilizando la Energía Eólica (EE) como pilar hacia la Economía del Hidrógeno (Econo-H2). El fin último será esbozar herramientas de política energética e instrumentos regulatorios pertinentes, que sirvan de base para la formulación de una macro política energética.Metodología de Investigación: Se utilizarán técnicas de análisis de la siguiente información:a) Documental (textos, artículos, información periodística)b) Técnica, Legal y administrativa) Oral (Declaraciones oficiales-privadas y entrevistas)d) Visual (imágenes, gráficos y mapas)e) Datos (cronológicos, estadísticos y geográficos)Resultados esperados: La formulación de herramientas de política energética y de instrumentos regulatorios pertinentes, que sirvan de base para la formulación de una macro política energética que considere la Energía Eólica (EE) como un pilar fundamental para la diversificación de la matriz energética actual. Asimismo se reflexionará sobre la importancia de asociar la EE a la producción masiva del hidrógeno (H2) para la inserción y proyección futura de la Argentina hacia la Economía del Hidrógeno.Importancia del Proyecto: Argentina ha ratificado el protocolo de Kioto y forma parte de la Johannesburg Renewable Energy Coalition (JREC), por la cual ha asumido compromisos para fijar políticas nacionales de incentivo para el desarrollo de uso de energías renovables.Sin embargo, y a pesar de una serie de iniciativas y leyes promulgadas relacionadas a uso de energías renovables, hasta la fecha, no se ha logrado cumplir con metas concretas.Consideramos que uno de los factores fundamentales que ha dificultado esto, se basa en la ausencia de una política de Estado de mediano y largo plazo que incluya a las energías renovables como un objetivo concreto y un sistema de instrumentos y planes complementarios que acompañen dicha política.

CONTROL DEL FLUJO DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE CC TOLERANTE A FALLAS

El objetivo general de esta propuesta es investigar y desarrollar nuevos convertidores electrónicos de potencia, más eficientes, confiables y robustos, para controlar el flujo de energía eléctrica en Sistemas Híbridos. Estos sistemas pueden alimentarse de almacenadores y generadores de CC, como por ejemplo baterías, ultracapacitores y celdas de combustible. Como objetivos específicos se pretende proponer nuevas topologías de convertidores electrónicos de potencia, incluyendo los controladores digitales, con las siguientes características: • Alto rendimiento, • Tolerantes a fallas, • Desarrollo de estrategias para la detección y diagnóstico de fallas. Se propone modelar y realizar simulaciones de las nuevas propuestas con el objetivo de compararlas con otras ya existentes. Con el objetivo de validar experimentalmente los resultados teóricos y de simulación también se propone implementar prototipos demostrativos. La implementación de los citados convertidores se realizará con dispositivos semiconductores de potencia y componentes magnéticos de alta frecuencia para maximizar las relaciones potencia/volumen y/o potencia/peso del sistema.

Especies nativas del Centro de Argentina: potencial agroindustrial y perspectivas para la producción de energía y biocombustibles

La región centro de Argentina posee una elevada riqueza de especies nativas y endémicas, con potencial valor agroindustrial. Flourensia campestris y F. oolepis (Asteraceae), conforman comunidades denominadas "chilcales". Son reconocidas por sus usos tradicionales como aromática, tintórea, medicinal y para leña -en especial raíz- y presentan potencial aplicación en la agroindustria como insecticida, antimicrobiana, antifúngica y aleloquímica. Trabajos realizados en nuestro laboratorio con extractos acuosos de hojas secas de F. campestris demostraron un potente efecto herbicida sobre semillas de Lactuca sativa. Mediante el fraccionamiento biodirigido por CC y técnicas espectrales (GC-MS, IR, 1H-RMN, 13C-RMN, 2D-RMN) se pudo identificar la estructura molecular del ácido hamanásico ((4S, 8S)–7–carboxi–8–hidroxi- 1(2), 12(13)-dien-bisaboleno). Su presencia en F. campestris, y su actividad biológica, no habían sido descriptos con anterioridad y sugieren un potencial herbicida natural. En ambas especies se puede apreciar a simple vista su alto contenido en resinas, compuestos propuestos para reemplazar a los hidrocarburos en la fabricación de pinturas, pegamentos y adhesivos. Estudios preliminares en nuestro laboratorio señalan un contenido de entre un 20-40 % de resinas en la biomasa aérea de Flourensia, sin embargo, no existen al presente estudios sobre su composición química ni sobre su potencial aplicación industrial. Por otro lado, el desarrollo de cultivos energéticos, para la generación de electricidad por combustión de biomasa, constituye uno de los objetivos principales dentro de las políticas de energías renovables a nivel nacional (programa GENREN) y mundial. Las especies con mayor aptitud deben poseer altas tasas de crecimiento y un alto grado de tolerancia de adversidades bióticas y abióticas, lo que permitiría cultivarlos en áreas marginales para la agricultura tradicional, hechos que coinciden con las especies de Flourensia en estudio. Asimismo, el tratamiento térmico o pirólisis de biomasa proveniente de la agricultura es una de las alternativas de reutilización de la misma con distintos fines. Este pasivo ecológico puede ser transformado en productos de alto valor agregado. En base a lo expuesto, el objetivo general de este proyecto es investigar en las dos especies vegetales endémicas de Argentina y abundantes en la provincia de Córdoba, las características de los metabolitos secundarios en relación a su potencial aplicación agroquímica (herbicidas naturales), la composición de sus resinas para uso industrial y su rendimiento como materia prima de alta densidad energética para la cogeneración de electricidad y producción de biocombustible, en función del desarrollo de una agricultura sustentable. Para ello, el proyecto propone incrementar el rendimiento de la purificación de ácido hamanásico e identificar y cuantificar su presencia en otros órganos de F. campestris y en F.oolepis, con el objetivo de evaluar su efecto herbicida, mediante bioensayos en cápsulas de Petri, en especies cultivables y malezas. Los usos potenciales de las resinas se estudiarán en base a la identificación de sus compuestos químicos mediante su extracción y análisis espectrales (CG-MS). A través de la determinación del poder calorífico, contenido de cenizas y de nitrógeno de la biomasa aérea de las especies, se evaluará su rendimiento energético para emplear como biocombustible sólido en la cogeneración eléctrica, mientras que con la aplicación del método fast pyrolysis y análisis por CG-MS, se determinará su aplicación o su posterior modificación de acuerdo a las características del bio-oil deseado. El destino energético de las especies propuestas permitiría iniciar de manera rápida la etapa de domesticación y puesta en cultivo, y avanzar en el desarrollo de aplicaciones industriales más sofisticadas, como el aprovechamiento de sus propiedades bioactivas o el desarrollo de productos industriales basados en sus metabolitos secundarios.

Especies nativas del Centro de Argentina: potencial agroindustrial y perspectivas para la producción de energía y biocombustibles

La región centro de Argentina posee una elevada riqueza de especies nativas y endémicas, con potencial valor agroindustrial. Flourensia campestris y F. oolepis (Asteraceae), conforman comunidades denominadas "chilcales". Son reconocidas por sus usos tradicionales como aromática, tintórea, medicinal y para leña -en especial raíz- y presentan potencial aplicación en la agroindustria como insecticida, antimicrobiana, antifúngica y aleloquímica. Trabajos realizados en nuestro laboratorio con extractos acuosos de hojas secas de F. campestris demostraron un potente efecto herbicida sobre semillas de Lactuca sativa. Mediante el fraccionamiento biodirigido por CC y técnicas espectrales (GC-MS, IR, 1H-RMN, 13C-RMN, 2D-RMN) se pudo identificar la estructura molecular del ácido hamanásico ((4S, 8S)–7–carboxi–8–hidroxi- 1(2), 12(13)-dien-bisaboleno). Su presencia en F. campestris, y su actividad biológica, no habían sido descriptos con anterioridad y sugieren un potencial herbicida natural. En ambas especies se puede apreciar a simple vista su alto contenido en resinas, compuestos propuestos para reemplazar a los hidrocarburos en la fabricación de pinturas, pegamentos y adhesivos. Estudios preliminares en nuestro laboratorio señalan un contenido de entre un 20-40 % de resinas en la biomasa aérea de Flourensia, sin embargo, no existen al presente estudios sobre su composición química ni sobre su potencial aplicación industrial. Por otro lado, el desarrollo de cultivos energéticos, para la generación de electricidad por combustión de biomasa, constituye uno de los objetivos principales dentro de las políticas de energías renovables a nivel nacional (programa GENREN) y mundial. Las especies con mayor aptitud deben poseer altas tasas de crecimiento y un alto grado de tolerancia de adversidades bióticas y abióticas, lo que permitiría cultivarlos en áreas marginales para la agricultura tradicional, hechos que coinciden con las especies de Flourensia en estudio. Asimismo, el tratamiento térmico o pirólisis de biomasa proveniente de la agricultura es una de las alternativas de reutilización de la misma con distintos fines. Este pasivo ecológico puede ser transformado en productos de alto valor agregado. En base a lo expuesto, el objetivo general de este proyecto es investigar en las dos especies vegetales endémicas de Argentina y abundantes en la provincia de Córdoba, las características de los metabolitos secundarios en relación a su potencial aplicación agroquímica (herbicidas naturales), la composición de sus resinas para uso industrial y su rendimiento como materia prima de alta densidad energética para la cogeneración de electricidad y producción de biocombustible, en función del desarrollo de una agricultura sustentable. Para ello, el proyecto propone incrementar el rendimiento de la purificación de ácido hamanásico e identificar y cuantificar su presencia en otros órganos de F. campestris y en F.oolepis, con el objetivo de evaluar su efecto herbicida, mediante bioensayos en cápsulas de Petri, en especies cultivables y malezas. Los usos potenciales de las resinas se estudiarán en base a la identificación de sus compuestos químicos mediante su extracción y análisis espectrales (CG-MS). A través de la determinación del poder calorífico, contenido de cenizas y de nitrógeno de la biomasa aérea de las especies, se evaluará su rendimiento energético para emplear como biocombustible sólido en la cogeneración eléctrica, mientras que con la aplicación del método fast pyrolysis y análisis por CG-MS, se determinará su aplicación o su posterior modificación de acuerdo a las características del bio-oil deseado. El destino energético de las especies propuestas permitiría iniciar de manera rápida la etapa de domesticación y puesta en cultivo, y avanzar en el desarrollo de aplicaciones industriales más sofisticadas, como el aprovechamiento de sus propiedades bioactivas o el desarrollo de productos industriales basados en sus metabolitos secundarios.

Variaciones en el contenido de energía en músculos de Salminus brasiliensis en diferentes estados de desenvolvimiento gonadal en el área de influencia del reservatório de Manso, Mato Grosso, Brasil

Para que las medidas de conservación y manejo sean efectivas es necesario el entendimiento del origen y destino de la energía por las cuales compiten los organismos en los diferentes ambientes. Con la hipótesis de que existen diferencias en la energía contenida en los músculos durante el desenvolvimiento gonadal de Salminus brasiliensis (Cuvier, 1816), fueron realizadas colectas entre octubre de 2002 a septiembre de 2003, en el reservatório del río Manso. Después de la obtención de los datos biométricos, de cada individuo se tomaron muestras de la musculatura, las cuales fueron secadas a 60ºC y el contenido calórico (cal/g de peso seco) determinado en una bomba calorimétrica. Los valores del factor de condición y de la Relación Gónada Somática (RGS) fueron comparados con los contenidos calóricos. No fueron identificadas diferencias significativas entre los valores calóricos de machos y hembras de S. brasiliensis. Sin embargo, se pudo constatar diferencias calóricas significativas en los diferentes estados de maduración gonadal tanto en machos como en hembras. Se observaron tendencias diferentes entre los sexos cuando las gónadas de los individuos se encontraban en maduración: para las hembras, la energía aumentó, mientras que para los machos ésta se mantuvo, indicando una mayor variación energética relacionada mas con la maduración gonadal que con el proceso de migración. En ambos sexos, el estado maduro mostró mayor contenido energético en relación con los demás estados. Los valores del factor de condición, para las hembras, fueron mayores que para los machos, siendo que los mayores valores fueron constatados para hembras maduras y para machos esgotados. La RGS fue más elevado para las hembras, que para los machos en los estados maduración y maduro. Se concluye que debido a las variaciones intraespecíficas asociadas a la maduración gonadal, es importante que se tenga información sobre todos los estados del desenvolvimiento gonadal, para ambos sexos. Las condiciones abióticas en que se encuentran los principales cuerpos de agua brasileños también pueden conducir a alteraciones en las concentraciones de energía presentes en los tejidos de los peces. Estudios sobre el uso de la energía pueden ser útiles a las evaluaciones de impacto, sobre todo en lo que respecta a las interferencias antrópicas en el medio acuático, así como a las medidas de administración racional de los recursos a ser explotados.

Nota metodológica sobre la determinación de sectores "clave" en el consumo de energía final: una primera aproximación al caso español

En este artículo analizamos la determinación de sectores "clave" en el consumo de energía final. Enfocamos esta cuestión desde una perspectiva input-output, diseñando una metodología basada en las elasticidades de la demanda del consumo de energía final. A modo de ejercicio, aplicamos la metodología a la economía española. El análisis permite señalar la mayor o menor relevancia de los distintos sectores en el consumo energético final, indicando qué sectores merecen mayor atención en el caso español y apuntando las implicaciones para la política energética.

Actividad económica, consumo final de energía y requerimientos de energía primaria en Cataluña, 1990-2005. Análisis mediante el uso de los balances energéticos desde una perspectiva input-output

Este trabajo analiza la evolución de los consumos finales de energía en Cataluña durante el periodo 1990-2005. En conjunto, los consumos finales de energía crecen por encima del crecimiento del PIB en términos reales. La disponibilidad actual de datos permite una desagregación en cinco actividades: sector primario; sector industrial; sector servicios; transporte; y sector doméstico. Los aumentos relativos más importantes se dan en los sectores servicios, doméstico y transporte. Es esta última actividad (que incluye el transporte privado y comercial) la que experimenta un mayor aumento en términos absolutos, hasta llegar a representar un consumo final de energía.