Sviluppo e Applicazione di Metodologie per l'Ottimizzazione di Sistemi Energetici

La riduzione dei consumi di combustibili fossili e lo sviluppo di tecnologie per il risparmio energetico sono una questione di centrale importanza sia per l’industria che per la ricerca, a causa dei drastici effetti che le emissioni di inquinanti antropogenici stanno avendo sull’ambiente. Mentre un crescente numero di normative e regolamenti vengono emessi per far fronte a questi problemi, la necessità di sviluppare tecnologie a basse emissioni sta guidando la ricerca in numerosi settori industriali. Nonostante la realizzazione di fonti energetiche rinnovabili sia vista come la soluzione più promettente nel lungo periodo, un’efficace e completa integrazione di tali tecnologie risulta ad oggi impraticabile, a causa sia di vincoli tecnici che della vastità della quota di energia prodotta, attualmente soddisfatta da fonti fossili, che le tecnologie alternative dovrebbero andare a coprire. L’ottimizzazione della produzione e della gestione energetica d’altra parte, associata allo sviluppo di tecnologie per la riduzione dei consumi energetici, rappresenta una soluzione adeguata al problema, che può al contempo essere integrata all’interno di orizzonti temporali più brevi. L’obiettivo della presente tesi è quello di investigare, sviluppare ed applicare un insieme di strumenti numerici per ottimizzare la progettazione e la gestione di processi energetici che possa essere usato per ottenere una riduzione dei consumi di combustibile ed un’ottimizzazione dell’efficienza energetica. La metodologia sviluppata si appoggia su un approccio basato sulla modellazione numerica dei sistemi, che sfrutta le capacità predittive, derivanti da una rappresentazione matematica dei processi, per sviluppare delle strategie di ottimizzazione degli stessi, a fronte di condizioni di impiego realistiche. Nello sviluppo di queste procedure, particolare enfasi viene data alla necessità di derivare delle corrette strategie di gestione, che tengano conto delle dinamiche degli impianti analizzati, per poter ottenere le migliori prestazioni durante l’effettiva fase operativa. Durante lo sviluppo della tesi il problema dell’ottimizzazione energetica è stato affrontato in riferimento a tre diverse applicazioni tecnologiche. Nella prima di queste è stato considerato un impianto multi-fonte per la soddisfazione della domanda energetica di un edificio ad uso commerciale. Poiché tale sistema utilizza una serie di molteplici tecnologie per la produzione dell’energia termica ed elettrica richiesta dalle utenze, è necessario identificare la corretta strategia di ripartizione dei carichi, in grado di garantire la massima efficienza energetica dell’impianto. Basandosi su un modello semplificato dell’impianto, il problema è stato risolto applicando un algoritmo di Programmazione Dinamica deterministico, e i risultati ottenuti sono stati comparati con quelli derivanti dall’adozione di una più semplice strategia a regole, provando in tal modo i vantaggi connessi all’adozione di una strategia di controllo ottimale. Nella seconda applicazione è stata investigata la progettazione di una soluzione ibrida per il recupero energetico da uno scavatore idraulico. Poiché diversi layout tecnologici per implementare questa soluzione possono essere concepiti e l’introduzione di componenti aggiuntivi necessita di un corretto dimensionamento, è necessario lo sviluppo di una metodologia che permetta di valutare le massime prestazioni ottenibili da ognuna di tali soluzioni alternative. Il confronto fra i diversi layout è stato perciò condotto sulla base delle prestazioni energetiche del macchinario durante un ciclo di scavo standardizzato, stimate grazie all’ausilio di un dettagliato modello dell’impianto. Poiché l’aggiunta di dispositivi per il recupero energetico introduce gradi di libertà addizionali nel sistema, è stato inoltre necessario determinare la strategia di controllo ottimale dei medesimi, al fine di poter valutare le massime prestazioni ottenibili da ciascun layout. Tale problema è stato di nuovo risolto grazie all’ausilio di un algoritmo di Programmazione Dinamica, che sfrutta un modello semplificato del sistema, ideato per lo scopo. Una volta che le prestazioni ottimali per ogni soluzione progettuale sono state determinate, è stato possibile effettuare un equo confronto fra le diverse alternative. Nella terza ed ultima applicazione è stato analizzato un impianto a ciclo Rankine organico (ORC) per il recupero di cascami termici dai gas di scarico di autovetture. Nonostante gli impianti ORC siano potenzialmente in grado di produrre rilevanti incrementi nel risparmio di combustibile di un veicolo, è necessario per il loro corretto funzionamento lo sviluppo di complesse strategie di controllo, che siano in grado di far fronte alla variabilità della fonte di calore per il processo; inoltre, contemporaneamente alla massimizzazione dei risparmi di combustibile, il sistema deve essere mantenuto in condizioni di funzionamento sicure. Per far fronte al problema, un robusto ed efficace modello dell’impianto è stato realizzato, basandosi sulla Moving Boundary Methodology, per la simulazione delle dinamiche di cambio di fase del fluido organico e la stima delle prestazioni dell’impianto. Tale modello è stato in seguito utilizzato per progettare un controllore predittivo (MPC) in grado di stimare i parametri di controllo ottimali per la gestione del sistema durante il funzionamento transitorio. Per la soluzione del corrispondente problema di ottimizzazione dinamica non lineare, un algoritmo basato sulla Particle Swarm Optimization è stato sviluppato. I risultati ottenuti con l’adozione di tale controllore sono stati confrontati con quelli ottenibili da un classico controllore proporzionale integrale (PI), mostrando nuovamente i vantaggi, da un punto di vista energetico, derivanti dall’adozione di una strategia di controllo ottima.

Controle de uma microrrede ilhada baseada em geração eólica-diesel com alto nível de inserção de geração eólica

The insertion of distributed generation units in the electric power systems have contributed to the popularization of microgrid concepts. With the microgrids, several potential benefits can be achieved in regard to power quality and supply reliability. However, several technical challenges related to the control and operation of microgrids, which are associated with high insertion of generation systems based on static converters, must be overcame. Among the opportunities in the context of microgrids, there is the islanded operation of microgrids temporarily disconnected from the electric power systems and also the autonomous operation of geographically isolated microgrids. The frequency in large power systems is traditionally controlled by the generation units based on traditional synchronous generator. The insertion of distributed generation units based on static power converters may bring difficulties to the frequency control in microgrids, due to the reduction of the equivalent inertia of conventional synchronous generators present in islanded and isolated microgrids. In this context, it becomes necessary the proposition of new operational and control strategies for microgrids control, taking into account the presence of distributed generation units based on full-rated converter. This paper proposes an operational and control strategy for the islanded operation of a winddiesel microgrid with high insertion level of wind generation. The microgrid adopted in this study comprises of a wind energy conversion system with synchronous generator based on full rated converter, a diesel generator (DIG) and a dump load. Due to the high insertion level of wind generation, the wind unit operates in Vf mode and the diesel generator operates in PQ mode. The diesel generator and the dump load are used to regulate the DC-link voltage of the wind generation unit. The proposed control allows the islanded operation of the microgrid only with wind generation, wind-only mode (WO), and with wind-diesel generation, wind-diesel mode (WD). For the wind-only mode, with 100% of penetration level of wind generation, it is proposed a DC-link voltage control loop based on the use of a DC dump load. For the winddiesel mode, it is proposed a DC-link voltage control loop added to the diesel generator, which is connected to the AC side of the microgrid, in coordinated action with the dump load. The proposed operational and control strategy does not require the use of batteries and aims to maximize the energy production from wind generation, ensuring the uninterrupted operation of the microgrid. The results have showed that the operational and control strategy allowed the stable operation of the islanded microgrid and that the DC-link voltage control loop added to the diesel generator and the dump load proved to be effective during the typical variations of wind speed and load.

Two-Stage Stochastic Optimization. An Application in the Third Sector

[en] It is known that most of the problems applied in the real life present uncertainty. In the rst part of the dissertation, basic concepts and properties of the Stochastic Programming have been introduced to the reader, also known as Optimization under Uncertainty. Moreover, since stochastic programs are complex to compute, we have presented some other models such as wait-and-wee, expected value and the expected result of using expected value. The expected value of perfect information and the value of stochastic solution measures quantify how worthy the Stochastic Programming is, with respect to the other models. In the second part, it has been designed and implemented with the modeller GAMS and the optimizer CPLEX an application that optimizes the distribution of non-perishable products, guaranteeing some nutritional requirements with minimum cost. It has been developed within Hazia project, managed by Sortarazi association and associated with Food Bank of Biscay and Basic Social Services of several districts of Biscay.

Rumbo al Gran Banco: una etnohistoria de la pesca industrial del bacalao en los Bancos de Terranova

[ES]Rumbo al Gran Banco parte de los comienzos de la pesca industrial del bacalao española en el primer tercio del siglo XX, la situación que allí encontraron, los avatares humanos y los avances tecnológicos que se van incorporando, la Guerra Civil y la guerra mundial, la bonanza pesquera, la incorporación de las parejas, la concurrencia, así como la exploración de todo el Gran Banco. La gestión por parte de Canadá de las doscientas millas marinas y la moratoria del bacalao. También se presenta la historia de la pesca en Galicia y Terranova a lo largo de todo el siglo XX, dos territorios que comparten el mismo océano y una mirada puesta en la mar.

El Banco del Sur: una institución financiera de apoyo al desarrollo y consolidación del proceso de integración suramericano, UNASUR

Esta investigación Monográfica busca fundamentalmente, evaluar si la creación de una institución financiera como Banco del Sur, representa una alternativa de apoyo financiero para el fortalecimiento del proceso de integración de la Unión Sudamericana de Naciones, por medio del financiamiento de proyectos transnacionales de infraestructura que permitan la integración física de Sudamérica. A partir de esto, se plantean como propósitos particulares: la identificación de los objetivos y funciones que tendrá el Banco del Sur para su funcionamiento, de acuerdo con los objetivos definidos por la UNASUR; así mismo, se pretende identificar los diferentes tipos de asimetrías en la región sudamericana y analizar de que manera, éstas constituyen un problema para el proceso de integración de la UNASUR y finalmente evaluar como el Banco del Sur, puede contribuir al fortalecimiento del proceso de integración de UNASUR, a través del financiamiento de proyectos de infraestructura física, para la construcción de la interconexión física de la región. Esta es una investigación aplicada de carácter prescriptivo, la cual identificará el problema de acuerdo a las principales dificultades, que pueden generar inconvenientes para la consolidación del proceso de integración de la UNASUR, tomando como referencia la creación del Banco del Sur como una posible alternativa aplicable para la solución del problema diagnosticado.

Contribuciones de la banca al desarrollo: aportes y dificultades en el caso del programa de transferencias condicionadas "familias en acción" de Colombia por parte del Banco Interamericano de Desarrollo [BID] y del banco mundial [BM] durante el periodo 2001-2013.

El interés de este estudio de caso es explicar el rol del Banco Interamericano de Desarrollo [BID] y el Banco Mundial [BM] en el programa de transferencias condicionadas Familias en Acción de Colombia durante el 2001-2013. Se identificará cómo a través de estos programas el BID y el BM han contribuido con Familias en Acción para la reducción de la pobreza, la desigualdad de ingresos y el desarrollo del capital humano de familias vulnerables con el fin de evitar la pobreza inter-generacional. La importancia y crecimiento de la cooperación internacional por mejorar los aspectos sociales y económicos de países en vías desarrollo es indispensable para generar progreso entre las naciones con la finalidad de hacer un sistema internacional más equitativo e inclusivo.

Reformas legales al sistema de pagos administrado por el Banco Central del Ecuador

El fenómeno de la globalización al cual el país busca insertarse, exige incorporar nuevos instrumentos financieros y de pagos, tales como sistemas de transferencias electrónicas de fondos tanto al interior como al exterior, impulsando el crecimiento de los mercados de capitales y financieros. Esta alternativa modifica sustancialmente el sistema tradicional de financiación y operación en el que las entidades financieras intermedian recursos financieros, profundizando la tendencia actual a la implementación de medios electrónicos de pago. En este sentido, el proceso de desarrollo en que se encuentra inmersa la economía ecuatoriana, ha puesto de manifiesto la necesidad de modernizar la normativa legal de los mecanismos de pago existentes para tramitar y ejecutar los cobros y pagos entre personas naturales o jurídicas. Por esta razón, para la comprensión de la reforma al Sistema de Pagos, es necesario comenzar por su automatización y conformación en un sistema único, integrado por varios subsistemas, donde cada uno de éstos está referido a cada medio de pago diferente empleado. Igualmente, se busca dinamizar el sistema de liquidación y compensación de valores existentes a fin introducir nuevos instrumentos y mecanismos financieros en forma ágil y oportuna, brindando mayor eficiencia y seguridad a los agentes económicos y financieros del país.

Reajuste al modelo de aprobación y asignación de sobregiros para gestión de riesgos en el Banco de la Producción

La gestión de riesgo es aplicar estrategias para evitar los mismos o reducir los costos generados por la ocurrencia de éstos, dicha gestión requiere de un análisis para identificarlos y medirlos en su probabilidad e impacto, planificar y poner en práctica estrategias de control para mitigarlos manteniendo una constante retroalimentación. El presente trabajo, titulado “Reajuste al modelo de aprobación y asignación de sobregiros para gestión de riesgos en el Banco de la Producción.”, se basa en el riesgo de crédito que asume el prestador, derivado de la posibilidad de que el prestatario incumpla la obligación y que puede ser mitigado mediante el uso de la valoración crediticia del sujeto de crédito o en el estudio de los ingresos del sujeto y su comportamiento o historial crediticio. Banco de la Producción cuenta con un modelo de aprobación y determinación de montos máximos de sobregiros para los cuenta corrientistas el cual, le permite un análisis de cliente con el fin de determinar la probabilidad de incumplimiento para la aprobación del sobregiros y considerar otras variables que le permiten un cálculo del monto máximo de autorización del sobregiro; todo esto va en búsqueda de la mitigación de determinado riesgo de crédito. Considerando que dichos modelos deben ser revisados y actualizados continuamente para garantizar la mitigación del riesgo de crédito, se realizó esta investigación mediante un procedimiento estadístico denominado Backtesting, el cual “es utilizado para validar la calidad y precisión de un modelo, mediante la comparación de los resultados reales con las medidas de riesgo generadas por el modelo” y de esta manera poder determinar las desviaciones del mismo y proponer las respectivas mejoras. A través de la aplicación del Backtestig, se obtuvo un ratio de la idea que se prueba, la frecuencia de oportunidad bajo las condiciones establecidas, el promedio de posiciones ganadoras y perdedores de esta prueba.

Diferencias en los efectos tributarios al aplicar NIIF o normativa establecida por la Superintendencia de Bancos en la constitución de provisiones para créditos incobrables. Caso de estudio un banco ecuatoriano.

En este trabajo se dará a conocer la importancia de constituir reservas para créditos incobrables en las instituciones bancarias, considerándolas como cuentas reguladoras del activo. Además se realizará una comparación entre el efecto tributario de constituir dichas reservas aplicando las NIIF y la Normativa establecida por la SIB, considerando el caso de un Banco ecuatoriano. La investigación se desarrolla en cuatro capítulos; en el primero se presenta una breve reseña histórica del desarrollo de las instituciones bancarias en el Ecuador el cual se encuentra estrechamente ligado al desarrollo económico del Ecuador; se muestra también la importancia de la cartera de crédito en el balance de una institución bancaria. En el segundo capítulo se estudian los conceptos de provisiones para créditos incobrables establecidas en diferentes fuentes de información como: las NEC, NIC, y NIIF. El tercer capítulo, es complementario al segundo, se profundiza el estudio de la normativa establecida por el ente regulador de la banca; confrontando dicha normativa contra la establecida en el segundo capítulo, determinando así las diferencias y sus efectos financieros. En el cuarto capítulo, se demuestra el efecto tributario y financiero práctico de la aplicación de las distintas normas, tomando como referencia los datos reales de un crédito concedido a un cliente de un Banco ecuatoriano. Finalmente, en el quinto capítulo se llega a concluir sobre la hipótesis planteada, que las NIIF exigen un mayor nivel de cobertura de provisiones y por lo tanto un mayor gasto en relación a lo establecido por el ente de control. Se proponen además reformas legales así como aplicación de procedimientos y estratégicas, a las entidades de control tributario para que puedan considerar como deducible o no una reserva constituida adecuadamente.