Aprèn - Juan José Mesas García

Aquest TFG té com a objectiu l'estudi del fenomen de cancel·lació harmònica entre càrregues connectades a una xarxa elèctrica IEEE mitjançant el mètode de penetració harmònica. S'inicia amb la modelització de quatre càrregues no lineals de diferent tipologia, per a, posteriorment, realitzar un estudi de verificació combinant dues d'aquestes càrregues interconnectades entre si de manera aïllada. Aquest primer estudi s'utilitza per a la introducció d'un nou índex que permet la quantificació del nivell de cancel·lació harmònica obtingut. Posteriorment, s'introdueix el mètode de penetració harmònica, aplicant-lo a una xarxa elèctrica IEEE de 14 busos, per a, un cop exposat aquest tipus de flux harmònic de càrregues, procedir a modificar aquesta xarxa per a acomodar estudis de cancel·lació amb càrregues elèctriques no lineals de baixa tensió mitjançant la inclusió de les corresponents línies de transport i transformadors de reducció, augmentant la seva extensió i arribant a 23 busos en total. Finalment, sobre aquesta xarxa es realitzen dos assaigs connectant dues parelles diferents de les càrregues no lineals modelitzades a l'inici del projecte, analitzant la seva interacció amb la resta de la xarxa i quantificant la cancel·lació harmònica que s'aconsegueix amb la seva associació amb el nou índex introduït amb anterioritat.

Este TFG tiene como objetivo el estudio del fenómeno de cancelación armónica entre cargas conectadas a una red eléctrica IEEE mediante el método de penetración armónica. Se inicia con la modelización de cuatro cargas no lineales de distinta tipología, para, posteriormente, realizar un estudio de verificación combinando dos de estas cargas interconectadas entre sí de forma aislada, Este primer estudio se utiliza para la introducción de un nuevo índice que permite la cuantificación del nivel de cancelación armónica obtenido. Posteriormente, se introduce el método de penetración armónica, aplicándolo a una red eléctrica IEEE de 14 buses, para, una vez expuesto este tipo de flujo armónico de cargas, proceder a modificar esta red para acomodar estudios de cancelación con cargas eléctricas no lineales de baja tensión mediante la inclusión de las correspondientes líneas de transporte y transformadores de reducción, aumentando su extensión y alcanzando 23 buses en total. Finalmente, sobre esta red se realizan dos ensayos conectando dos parejas distintas de las cargas no lineales modelizadas al inicio del proyecto analizando su interacción con el resto de la red y cuantificando la cancelación armónica que se consigue con su asociación con el nuevo índice introducido con anterioridad.

This final degree project aims to study the phenomenon of harmonic cancellation between loads connected to an IEEE electrical network using the harmonic penetration method. It begins with the modeling of four nonlinear loads of different types, followed by a verification study combining two of these loads interconnected in isolation. This first study is used to introduce a new index that quantifies the level of harmonic cancellation achieved. Subsequently, the harmonic penetration method is introduced and applied to an IEEE electrical network with 14 buses. Once this type of harmonic load flow is explained, the network is modified to accommodate cancellation studies with low-voltage nonlinear electrical loads by including the corresponding transmission lines and step-down transformers, extending the network to 23 buses in total. Finally, two tests are conducted on this network, connecting two different pairs of the nonlinear loads modeled at the beginning of the project, analyzing their interaction with the rest of the network and quantifying the harmonic cancellation achieved with their association using the newly introduced index.

Diseño de una línea de media tensión y un centro de transformación para dar suministro eléctrico a un complejo industrial

Treball Final de Grau

Ben Moussa Darss, Hamza

Tutor/a - Director/a: Busto Abadía, Jaime; Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

En aquest projecte es realitza el disseny d'una línia elèctrica de mitja tensió i centre de transformació per alimentar un complex industrial de 10.000 m² i una potència prevista de 1250 kW. Es parteix d'una subestació situada al municipi de Valdemoro fins a arribar al complex industrial situat al Polígon industrial la Sendilla a Ciempozuelos a aproximadament 3 km. La línia elèctrica es divideix en dos trams un aeri i l'altre subterrani, es tracta d'una línia de 3a categoria tipus B (500 m < altitud < 1000 m). La línia elèctrica aèria és una línia trifàsica en circuit simple de 20 kV i 2,383 km de longitud amb entroncament aeri-subterrani a l'últim suport. La línia subterrània és de 165 m de longitud i alimenta als centres de transformació. Es dissenyen 2 centres de transformació idèntics prefabricats en superfície amb dos transformadors de 630 kVA cadascun en circuit radial sent un centre de transformació de pas i l'últim de punta. Es realitzen tots els càlculs, plànols obligatoris, plec de condicions i estudi de seguretat i salut.

En este proyecto se realiza el diseño de una línea eléctrica de media tensión y centro de transformación para alimentar un complejo industrial de 10.000 m² y una potencia prevista de 1250 kW. Se parte de una subestación situada en el municipio de Valdemoro hasta llegar al complejo industrial situado en el Polígono industrial la Sendilla en Ciempozuelos a aproximadamente 3 km. La línea eléctrica se divide en dos tramos uno aéreo y otro subterráneo, se trata de una línea de 3a categoría tipo B (500 m < altitud < 1000 m). La línea eléctrica aérea es una línea trifásica de circuito simple de 20 kV y 2,383 km de longitud con entronque aéreo-subterráneo en el último apoyo. La línea subterránea es de 165 m de longitud y alimenta a los centros de transformación. Se diseñan dos centros de transformación idénticos prefabricados en superficie con dos transformadores de 630 kVA cada uno, en circuito radial siendo un centro de transformación de paso y el último de punta. Se realizan todos los cálculos, planos obligatorios, presupuesto, pliego de condiciones y estudio de seguridad y salud.

This project involves designing a medium-voltage power line and a transformer substation to supply a 10,000 m² industrial complex with a predicted power of 1250 kW. The project starts at a substation located in Valdemoro and ends at the industrial complex in the La Sendilla Industrial Park in Ciempozuelos, approximately 3 km away. The power line is divided into two sections: an aerial section and an underground section. The line is classified as 3rd category, type B (500 m < altitude < 1000 m). The aerial section is a three-phase, single-circuit line of 20 kV and 2.383 km long, with an aerial-underground connection at the last support. The underground section is 165 m long and feeds the transformer substations. Two identical, prefabricated, surface-mounted transformer substations are designed, each with two 630 kVA transformers in a radial circuit, with one substation serving as a through station and the other as a terminal station. All calculations, mandatory drawings, budget, solicitation document, and safety and health study are performed.

Diseño de una línea aérea de media tensión para el suministro de energía eléctrica a un punto de demanda

Treball Final de Grau

Fernandez Garrido, Salvador

Tutor/a - Director/a: Busto Abadía, Jaime; Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

El present projecte se centra en el disseny d'una línia elèctrica de 25 kV, així com d'un centre de transformació MT/BT, amb la finalitat de subministrar 500 kW a un emplaçament industrial al municipi de Golmés. La línia s'origina en una subestació elèctrica ubicada a Castellnou de Seana i s'estén 2250 metres en tram aeri i 35 metres en tram subterrani. El projecte inclou plànols de detall elaborats mitjançant AutoCAD, càlculs elèctrics i mecànics per assegurar l'eficiència i seguretat de la instal·lació, un pressupost detallat que contempla els costos associats, un plec de condicions que especifica els requisits tècnics i un estudi bàsic de seguretat i salut, per garantir la fiabilitat de l'obra.

El presente proyecto se centra en el diseño de una línea eléctrica de 25 kV, así como de un centro de transformación MT/BT, con el fin de suministrar 500 kW a un emplazamiento industrial en el municipio de Golmés. La línea se origina en una subestación eléctrica ubicada en Castellnou de Seana y se extiende 2250 metros en tramo aéreo y 35 metros en tramo subterráneo. El proyecto incluye planos de detalle elaborados mediante AutoCAD, cálculos eléctricos y mecánicos para asegurar la eficiencia y seguridad de la instalación, un presupuesto detallado que contempla los costes asociados, un pliego de condiciones que especifica los requisitos técnicos y un estudio básico de seguridad y salud, para garantizar la fiabilidad de la obra.

The present project focuses on the design of a 25 kV power line, as well as an MV/LV transformer station, with the aim of supplying 500 kW to an industrial site in the municipality of Golmés. The line originates from an electrical substation located in Castellnou de Seana and extends 2250 meters as an overhead line and 35 meters as an underground line. The project includes detailed plans prepared using AutoCAD, electrical and mechanical calculations to ensure the efficiency and safety of the installation, a detailed budget covering the associated costs, a specifications document outlining the technical requirements, and a basic health and safety study to ensure the reliability of the work

Disseny i avaluació de viabilitat d'un sistema de generació d'energia solar fotovoltaica per a un habitatge unifamiliar

Treball Final de Grau

Espejo Rojas, Martín

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

Aquest treball de fi de grau aborda la problemàtica del consum energètic global creixent i les seves conseqüències ambientals, proposant solucions tècniques i econòmiques per a optimitzar l'ús de l'energia en un habitatge unifamiliar. Es desenvolupa un sistema propi de generació d'energia solar fotovoltaica, integrat en una microxarxa híbrida intel·ligent, amb l'objectiu de reduir la dependència de fonts d'energia convencionals i promoure la sostenibilitat ambiental. Seguint els principis de la normativa ISO 50001, s'estableix una metodologia que prioritza la millora contínua i l'eficiència energètica, considerant factors com ara la ubicació geogràfica, la demanda energètica i els requisits legals. Es proposa la implementació d'un sistema de gestió d'energia a l'habitatge, enfocat a maximitzar l'ús d'energia renovable i optimitzar el consum elèctric. Es dissenyarà un sistema solar fotovoltaic adaptat a les necessitats de la llar, amb una anàlisi detallada de viabilitat econòmica per a avaluar la rendibilitat i el retorn de la inversió a llarg termini. Com a resultat, s'espera reduir la despesa econòmica a la factura elèctrica i contribuir a l'avenç cap a un model energètic més sostenible.

Este trabajo de fin de grado aborda la problemática del creciente consumo energético global y sus consecuencias ambientales, proponiendo soluciones técnicas y económicas para optimizar el uso de la energía en una vivienda unifamiliar. Se desarrolla un sistema propio de generación de energía solar fotovoltaica, integrado en una microred híbrida inteligente, con el objetivo de reducir la dependencia de fuentes de energía convencionales y promover la sostenibilidad ambiental. Siguiendo los principios de la normativa ISO 50001, se establece una metodología que prioriza la mejora continua y la eficiencia energética, considerando factores como ubicación geográfica, demanda energética y requisitos legales. Se propone la implementación de un sistema de gestión de energía en la vivienda, enfocado a maximizar el uso de energía renovable y optimizar el consumo eléctrico. Se diseñará un sistema solar fotovoltaico adaptado a las necesidades del hogar, con un análisis pormenorizado de viabilidad económica para evaluar la rentabilidad y el retorno de la inversión a largo plazo. Como resultado, se espera reducir el gasto económico en la factura eléctrica y contribuir al avance hacia un modelo energético más sostenible.

This bachelor's degree final thesis addresses the problem of growing global energy consumption and its environmental consequences, proposing technical and economic solutions to optimize the use of energy in a single-family home. A proprietary photovoltaic solar energy generation system is being developed, integrated into an intelligent hybrid microgrid, with the aim of reducing dependence on conventional energy sources and promoting environmental sustainability. Following the principles of ISO 50001, a methodology is established that prioritizes continuous improvement and energy efficiency, considering factors such as geographic location, energy demand and legal requirements. It is proposed to implement an energy management system in the home, focused on maximizing the use of renewable energy and optimizing electricity consumption. A photovoltaic solar system adapted to the needs of the home will be designed, with a detailed economic feasibility analysis to assess profitability and long-term return on investment. As a result, it is expected to reduce the economic expenditure on the electricity bill and contribute to the progress towards a more sustainable energy model.

Estudio de la estabilidad en redes y microrredes multienergía

Treball Final de Grau

Blázquez Martínez, Raúl

Tutor/a - Director/a: Sainz Sapera, Luis; Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB)

Veure detall Accés al text complet

La transició cap a un planeta sostenible requereix l'ús d'energies verdes, com la solar fotovoltaica o l'eòlica, encara que problemes com la seva naturalesa intermitent destaquen la necessitat de sistemes auxiliars que optimitzin el seu ús. L'emmagatzematge d'energia mitjançant tancs d'hidrogen és una alternativa molt interessant i actualment estudiada per cobrir la demanda elèctrica quan les energies renovables no són suficients, permetent emmagatzemar l'excedent d'energia i garantint un subministrament constant i suficient. L'hidrogen, com a vector energètic, representa un avenç significatiu per a aquesta problemàtica, tot i que planteja problemes com el de l'estabilitat dels sistemes que requereixen la seva modelització i l'estudi de com integrar-lo en xarxes elèctriques. En aquest projecte, s'ha modelitzat l'hidrogen a partir de la seva admitància equivalent utilitzant Matlab i s'ha incorporat a la matriu d'admitàncies global mitjançant el programa de Matlab RMA_Study, un programa que analitza l'estabilitat del sistema mitjançant l'estudi de les seves ressonàncies i el criteri d'estabilitat PMD (Positive Mode Damping). Abans de la integració, s'ha analitzat el comportament de l'admitància en funció de la freqüència, observant la resposta tant dels convertidors del model per separat com conjuntament. L'estudi paramètric mostra que, ajustant els paràmetres de l'hidrogen, es pot modificar la seva resposta, desplaçant les zones d'interès, com les d'amortiment negatiu, cap a freqüències desitjades. Després de completar l'estudi paramètric, s'ha incorporat l'admitància equivalent a la matriu d'admitàncies de la xarxa elèctrica d'estudi en el node on es produeix la connexió de l'hidrogen, i s'han estudiat les ressonàncies detectades i possibles problemes d'inestabilitat. S'ha vist que es poden produir aquests problemes d'inestabilitat en connectar el vector hidrogen a les instal·lacions elèctriques en funció dels paràmetres elèctrics i de control d'aquest vector. Aquesta circumstància és important tenir-la en compte a l'hora de dissenyar una instal·lació d'hidrogen que es vagi a connectar a la instal·lació elèctrica de la xarxa.

Análisis del estado actual, problemáticas y desafíos de las microrredes

Treball Final de Grau

Calduch Berral, Paula

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José; Sainz Sapera, Luis

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

Aquest treball es divideix principalment en dues parts. En la primera s'explica el concepte de microxarxes, detallant la seva definició, les formes principals de classificació i desafiaments que comporten, així mateix, les possibles solucions. La segona part, partint de les problemàtiques exposades en la primera, es duu a terme una anàlisi l'estabilitat de tensió en un bus d'una xarxa elèctrica convencional en el qual es troba connectada una microxarxa la font de generació de la qual són panells solars. Per a aquest propòsit, s'ha utilitzat el mètode numèric iteratiu anomenat FSOLVE, que es troba integrat dins del programa MATLAB. Aquest mètode requereix del càlcul de cadascun dels paràmetres de tots els elements de la xarxa elèctrica, a més de realitzar la formulació del flux de càrregues. Per a poder contrastar els resultats obtinguts, s'utilitza un segon programa iteratiu conegut com a Newton – Raphson. En aquest segon mètode també es realitzen els mateixos càlculs que en el primer mètode, a diferència que aquest no ve inclòs en MATLAB.

Este trabajo se divide principalmente en dos partes. En la primera se explica el concepto de microrredes, detallando su definición, las formas principales de clasificación y desafíos que comportan, asimismo, las posibles soluciones. La segunda parte, partiendo de las problemáticas expuestas en la primera, se lleva a cabo un análisis la estabilidad de tensión en un bus de una red eléctrica convencional en el cual se encuentra conectada una microrred cuya fuente de generación son paneles solares. Para este propósito, se ha utilizado el método numérico iterativo llamado FSOLVE, que se encuentra integrado dentro del programa MATLAB. Este método requiere del cálculo de cada uno de los parámetros de todos los elementos de la red eléctrica, además de realizar la formulación del flujo de cargas. Para poder contrastar los resultados obtenidos, se utiliza un segundo programa iterativo conocido como Newton – Raphson. En este segundo método también se realizan los mismos cálculos que en el primer método, a diferencia de que este no viene incluido en MATLAB.

This paper is divided into two main sections. The first section provides an overview of microgrids, including their definition, the main forms of classification, and the challenges they present. It also discusses potential solutions. The second section builds on the insights from the first section. It begins by examining the problems highlighted in the first section. It then performs a voltage stability analysis on a conventional electrical network with a microgrid that uses solar panels as its generation source. For this purpose, the iterative numerical method known as FSOLVE, which is integrated into the MATLAB program, has been employed. This method necessitates the calculation of each of the parameters of all the elements of the electrical network, in addition to the formulation of the load flow. In order to provide a contrasting set of results, a second iterative program known as Newton-Raphson has been utilised. This second method also performs the same calculations as the first method, with the exception that it is not included in MATLAB.

Influencia de los componentes de las redes eléctricas en las resonancias

Treball Final de Grau

Ruiz Velazquez, Miguel

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José; Sainz Sapera, Luis

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

En aquest treball de fi de grau Influencia de los componentes de las redes eléctricas en las resonancias, es posa èmfasi en investigar mitjançant l'anàlisi numèric com els paràmetres dels elements constituents de les xarxes elèctriques afecten les ressonàncies associades a aquestes. L'objectiu principal és avaluar la seva influència tant en les freqüències de ressonància com en els mòduls d'impedància corresponents. Per aconseguir-ho, s'ha utilitzat MATLAB versió R2022b i s'ha elaborat un programa que permet dur a terme una anàlisi modal en una varietat de xarxes amb diferents mides i composicions per tal d'obtenir el seu índex de sensibilitat nodal. El projecte es divideix en una secció teòrica i una altra pràctica. En el marc teòric, s'aborda l'anàlisi modal de ressonància i l'anàlisi de sensibilitat nodal, on s'exploren aspectes com la ressonància harmònica i es detallen diversos mètodes d'anàlisi, destacant l'anàlisi modal. A partir d'aquest últim, s'examina l'índex de sensibilitat tant de la impedància com de la freqüència, juntament amb el seu procés d'obtenció. A la part pràctica, es duu a terme la implementació mitjançant el mètode de pertorbació basat en simulacions de diverses xarxes IEEE amb diverses configuracions i mides, aplicant els conceptes teòrics prèviament discutits. Els resultats obtinguts proporcionen una comprensió més profunda de les ressonàncies en les xarxes elèctriques i la seva relació amb els paràmetres dels components. S'identifiquen els modes crítics, juntament amb les seves freqüències de ressonància i les impedàncies modals corresponents i s'analitza com varien en funció dels canvis en els paràmetres de la xarxa.

En este trabajo fin de grado “Influencia de los componentes de las redes eléctricas en las resonancias”, se enfoca en investigar mediante el análisis numérico cómo los parámetros de los elementos constituyentes de las redes eléctricas afectan en las resonancias asociadas a estas. El objetivo principal es evaluar su influencia tanto en las frecuencias de resonancia como en los módulos de impedancia correspondientes. Para lograrlo, se utilizó MATLAB versión R2022b y se ha elaboradoun programa que permite llevar a cabo un análisis modal en una variedad de redes con distintos tamaños y composiciones para poder obtener su índice de sensibilidad nodal. El proyecto se divide en una sección teórica y otra práctica. En el marco teórico, se aborda el análisis modal de resonancia y el análisis de sensibilidad nodal, donde se exploran aspectos como la resonancia armónica y se detallan varios métodos de análisis, destacando el análisis modal. A partir de este último, se examina el índice de sensibilidad tanto de la impedancia como de la frecuencia, junto a su proceso de obtención. En la parte práctica, se lleva a cabo la implementación mediante el método de perturbación en base a simulaciones de varias redes IEEE con diversas configuraciones y tamaños, aplicando los conceptos teóricos previamente discutidos. Los resultados obtenidos proporcionan una comprensión más profunda de las resonancias en las redes eléctricas y su relación con los parámetros de los componentes. Se identifican los modos críticos, junto con sus frecuencias de resonancia y las impedancias modales correspondientes y se analizan cómo varían en función de los cambios en los parámetros de la red.

This undergraduate thesis Influence of the components of electrical networks on resonances, is focused on investigating through numerical analysis how the parameters of the constituent elements of electrical networks affect the resonances associated with them. The main objective is to evaluate their influence on both resonance frequencies and corresponding impedance modules. In order to achieve this, MATLAB version R2022b was used, and a program was developed to perform modal analysis on a variety of networks with different sizes and compositions to obtain their nodal sensitivity index. The project is divided into a theoretical section and a practical one. In the theoretical framework, modal resonance analysis and nodal sensitivity analysis are addressed, exploring aspects such as harmonic resonance and detailing various analysis methods, with modal analysis being highlighted. Based on the latter, the sensitivity index of both impedance and frequency is examined, along with its derivation process. In the practical part, implementation is carried out using the perturbation method based on simulations of various IEEE networks with different configurations and sizes, applying the previously discussed theoretical concepts. The results obtained provide a deeper understanding of resonances in electrical networks and their relationship with component parameters. Critical modes are identified, along with their resonance frequencies and corresponding modal impedances. It is also analysed how they vary depending on changes in network parameters.

Descripció i anàlisi de plantes fotovoltaiques

Treball Final de Grau

García Varela, Mercè Xiaojing

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José; Sainz Sapera, Luis

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

Aquest Treball Final de Grau presenta una descripció completa i una anàlisi detallada de plantes fotovoltaiques, centrant-se en la comprensió dels seus tipus, elements constituents i funcionament. Primerament, es detallen els components clau que integren les plantes fotovoltaiques i les diverses classificacions que hi ha. Seguidament, es descriu un mètode de càlcul per determinar les característiques principals d'una planta fotovoltaica. A més a més, es desenvolupa una base de dades que recull informació rellevant sobre plantes fotovoltaiques existents arreu del món. Amb el programa MATLAB s'aconsegueix gestionar aquesta base de dades mitjançant la creació d'una interfície gràfica que permet consultar de manera molt senzilla la informació bàsica tècnica de cada una de les plantes. Per a aprofundir en aquesta informació tècnica, es descriuen en detall tres plantes fotovoltaiques seleccionades de la base de dades, destacant aspectes del seu disseny i operació i proporcionant una comprensió més fonamentada del seu rendiment i impacte. En definitiva, aquest treball proporciona una visió integral i detallada de les plantes fotovoltaiques, des de la seva descripció i anàlisi tècnica, fins la seva aplicació pràctica en casos reals. Els resultats obtinguts contribueixen al coneixement i comprensió d'aquesta tecnologia cada vegada més excel·lent en el context de la transició cap a un sistema energètic més sostenible i renovable.

Este Trabajo Final de Grado presenta una descripción completa y un análisis detallado de plantas fotovoltaicas, centrándose en la comprensión de sus tipos, elementos constituyentes y funcionamiento. En primer lugar, se detallan los componentes clave que integran las plantas fotovoltaicas y las diversas clasificaciones existentes. Seguidamente, se describe un método de cálculo para determinar las principales características de una planta fotovoltaica. Además, se desarrolla una base de datos que recoge información relevante sobre plantas fotovoltaicas existentes en todo el mundo. Con el programa MATLAB se consigue gestionar esta base de datos mediante la creación de una interfaz gráfica que permite consultar de forma muy sencilla la información básica técnica de cada una de las plantas. Para profundizar en esta información técnica, se describen detalladamente tres plantas fotovoltaicas seleccionadas de la base de datos, destacando aspectos de su diseño y operación y proporcionando una comprensión más fundamentada de su rendimiento e impacto. En definitiva, este trabajo proporciona una visión integral y detallada de las plantas fotovoltaicas, desde su descripción y análisis técnico hasta su aplicación práctica en casos reales. Los resultados obtenidos contribuyen al conocimiento y comprensión de esta tecnología cada vez más sobresaliente en el contexto de la transición hacia un sistema energético más sostenible y renovable.

This Final Degree Thesis presents a complete description and detailed analysis of photovoltaic plants, focusing on understanding their types, constituent elements and operation. First, the key components that make up photovoltaic plants and the various classifications that exist are detailed. Next, a calculation method is described to determine the main characteristics of a photovoltaic plant. In addition, a database is being developed that collects relevant information on existing photovoltaic plants around the world. With the MATLAB program, it is possible to manage this database by creating a graphical interface that makes it possible to consult the basic technical information of each of the plants in a very simple way. To deepen this technical information, three PV plants selected from the database are described in detail, highlighting aspects of their design and operation and providing a more grounded understanding of their performance and impact. In short, this work provides a comprehensive and detailed view of photovoltaic plants, from their description and technical analysis to their practical application in real cases. The results obtained contribute to the knowledge and understanding of this increasingly excellent technology in the context of the transition towards a more sustainable and renewable energy system.

Desarrollo de un programa para la caracterización y aplicación de la matriz de admitancias de nudo de circuitos eléctricos

Treball Final de Grau

Crespo Oblanca, Laia

Tutor/a - Director/a: Sainz Sapera, Luis; Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB)

Veure detall Accés al text complet

El objetivo principal de este proyecto TFG es desarrollar un programa para la caracterización y aplicación de la matriz de admitancias de nudo de circuitos eléctricos, estudiando en profundidad elementos eléctricos que no han sido analizados mediante el método nodal con anterioridad. De esta manera, este proyecto busca profundizar en el aspecto teórico del análisis nodal al igual que aplicar estos conceptos teóricos en la creación de un programa mediante el software Matlab que proporcione una solución computacional al cálculo de la matriz de admitancias y por ende al cálculo del método de los nudos. Asimismo, es también el propósito de este TFG llevar a cabo el estudio y la programación de distintas aplicaciones derivadas del cálculo de la matriz admitancias, tales como el estudio de resonancias, el cálculo de equivalentes Thévenin y el análisis de la estabilidad del ángulo del rotor de las máquinas síncronas ante diferentes perturbaciones. Finalmente, como resultado de los avances realizados en este proyecto se deriva un artículo de investigación que presenta como contribución el desarrollo teórico sobre la matriz de admitancias de nudo realizada en el TFG y hace uso de los programas desarrollados para validar los resultados teóricos obtenidos. Está previsto enviar este artículo a la revista IEEE Transactions on Power Delivery con el objetivo de presentar estos nuevos avances del estudio nodal a la comunidad científica internacional

L'objectiu principal d'aquest projecte TFG és desenvolupar un programa informàtic per a la caracterització i aplicació de la matriu d'admitàncies de nus de circuits elèctrics, estudiant en profunditat elements elèctrics que no han estat analitzats mitjançant el mètode nodal amb anterioritat. D'aquesta manera, aquest projecte busca aprofundir en l'aspecte teòric de l'anàlisi nodal igual que aplicar aquests conceptes teòrics en la creació d'un programa EN Matlab que proporcioni una solució computacional al càlcul de la matriu d'admitàncias i, per tant, al càlcul del mètode dels nusos. Tambè es propòsit d'aquest TFG dur a terme l'estudi i la programació de diferents aplicacions derivades del càlcul de la matriu d'admitancies, com ara l'estudi de ressonàncies, el càlcul d'equivalents Thévenin i l'anàlisi de l'estabilitat de l'angle del rotor de les màquines síncrones davant diferents pertorbacions. Finalment, com a resultat dels avanços realitzats en aquest projecte, es deriva un article de recerca que presenta com a contribució el desenvolupament teòric sobre la matriu d'admitàncias de nus realitzada en el TFG i fa ús dels programes desenvolupats per a validar els resultats teòrics obtinguts. Està previst enviar aquest article a la revista IEEE Transactions on Power Delivery amb l'objectiu de presentar aquests nous avanços de l'estudi nodal a la comunitat científica internacional

The main objective of this TFG project is to develop a program for the characterization and application of the node admittance matrix of electrical circuits, studying in depth electrical elements that have not been analyzed by the nodal method before. Therefore, this project seeks to deepen in the theoretical aspect of nodal analysis as well as to apply these theoretical concepts in the creation of a program using Matlab software that provides a computational solution to the calculation of the admittance matrix and consequently to the calculation of the nodal method. Likewise, it is also the purpose of this TFG to carry out the study and programming of different applications derived from the calculation of the admittance matrix, such as the study of resonances, the calculation of Thévenin equivalents and the analysis of the rotor angle stability of synchronous machines under different disturbances. Finally, as a result of the advances made in this project, a research article was produced that presents as a contribution the theoretical development on the node admittance matrix carried out in the TFG and makes use of the programs developed to validate the theoretical results obtained. It is planned to submit this article to the IEEE Transactions on Power Delivery journal in order to present these new advances in the nodal study to the international scientific community

Estudio de redes eléctricas determinando las caídas de tensión y las pérdidas en todos sus elementos

Treball Final de Grau

Jiménez Mayans, Francesc

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José; Sainz Sapera, Luis

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

El següent projecte de final de grau es caracteritza per la creació d'un programa amb el propòsit de resoldre l'estudi del flux de càrregues d'una xarxa elèctrica amb l'aportació del càlcul de les caigudes de tensió i la pèrdua en tots els elements de la xarxa. Aquest programa ha sigut dissenyat amb el propòsit de poder resoldre qualsevol xarxa de qualsevol dimensió mitjançant dos mètodes numèrics iteratius, els quals son el mètode de Gauss-Seidel i el mètode de Gauss-Newton/Levenberg-Marquardt, un cop obtinguda la solució mitjançant un dels dos mètodes oferts mencionats anteriorment, el programa resol la resta de determinacions com venen a ser les potencies injectades, potencies generades, flux de càrregues, caigudes de tensió i pèrdues en tots els seus elements, rendiment i les pèrdues totals de la xarxa. Per finalitzar es vol sobretot enfocar aquest programa en que esta dissenyat per la resolució de qualsevol problema amb qualsevol dimensió de la xarxa i a més ofereix dos càlculs dels quals no hi ha cap programa comercial que els ofereixi per la seva pantalla de dades, que son les caigudes de tensió i les pèrdues en tots els seus elements.

El siguiente proyecto de final del grado se caracteriza por la creación de un programa cuyo propósito es resolver el estudio del flujo de cargas de una red eléctrica con la aportación del cálculo de las caídas de tensión y las pérdidas en todos los elementos de la red. Este programa ha sido diseñado con el propósito de poder resolver cualquier red de cualquier dimensión mediante dos métodos numéricos iterativos, los cuales son el método de Gauss-Seidel y el método de Gauss-Newton/Levenberg-Marquardt, una vez obtenida las soluciones mediante uno de los dos métodos ofrecidos mencionados anteriormente, el programa resuelve el resto de determinaciones como vienen a ser las potencias inyectadas, potencias generadas, flujos de carga, caídas de tensión y pérdidas en todos sus elementos, rendimiento y pérdidas totales en la red. Para finalizar se quiere sobretodo enfocar este programa en que está diseñado para resolver cualquier problema con cualquier dimensión de la red y además se ofrecen dos cálculos de los cuales no hay ningún programa comercial que los ofrezca por la pantalla de datos, que son las caídas de tensión y las pérdidas en todos los elementos.

The following project at the end of the degree is characterized by the creation of a program whose purpose is to solve the study of the flow of loads of an electricity network with the contribution of the calculation of voltage drops and losses in all elements of the network. This program has been designed with the purpose of being able to solve any network of any dimension using two iterative numerical methods, which are the Gauss-Seidel method and the Gauss-Newton/Levenberg-Marquardt method, once the solutions have been obtained using one of the two methods offered mentioned above, the program solves the rest of the determinations such as the injected powers, generated powers, load flows, voltage drops and losses in all its elements, performance and total losses in the network. Finally, we want to focus this program on the fact that it is designed to solve any problem with any dimension of the network and also offer two calculations of which there is no commercial program that offers them on the data screen, which are voltage drops and losses in all elements.

Estudio del flujo de cargas en microrredes

Treball Final de Grau

Din Latif, Muhammad Sohaib

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José; Sainz Sapera, Luis

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

Amb l'augment de l'escalfament global, la generació distribuïda basada en energia eòlica, solar i hidràulica amb les bateries donarà un impuls significatiu al canvi climàtic les properes dècades. Per obtenir la capacitat d'expansió i la flexibilitat de la generació distribuïda alimentada per diverses fonts renovables i no convencionals, s'estudien diversos tipus de microxarxes. En aquest treball s'analitza el rendiment del sistema de microxarxes de DC, microxarxes d'AC i microxarxes híbrides d'AC-DC en mode aïllat. Per a la comparació i el desenvolupament de les microxarxes s'estudien articles publicats a IEEE, de les quals, s'implementa el modelatge matemàtic a Matlab per dur a terme adequadament estudis de flux de càrregues en aquestes microxarxes i aquests resultats es comparen amb els aconseguits pels autors dels articles.

Con el aumento del calentamiento global, la generación distribuida basada en energía eólica, solar e hidráulica junto con las baterías dará un impulso significativo al cambio climático en las próximas décadas. Para obtener la capacidad de expansión y la flexibilidad de la generación distribuida alimentada por diversas fuentes renovables y no convencionales, se estudian varios tipos de microrredes. En el presente trabajo se analiza el rendimiento del sistema de microrredes de DC, microrredes de AC y microrredes híbridas de AC-DC en modo aislado. Para la comparación y el desarrollo de las microrredes se estudian artículos publicados en IEEE, de las cuales, se implementa el modelado matemático en Matlab para llevar a cabo adecuadamente estudios de flujo de cargas en estas microrredes y estos resultados se comparan con los conseguidos por los autores de los artículos.

With global warming on the rise, distributed generation based on wind, solar and hydropower along with batteries will give a significant boost to climate change in the coming decades. To obtain the expandability and flexibility of distributed generation powered by various renewable and non-conventional sources, various types of microgrids are studied. In the present work, the system performance of DC microgrids, AC microgrids and hybrid AC-DC microgrids in stand-alone mode is analyzed. For the comparison and development of the microgrids, articles published in IEEE are studied, from which, mathematical modeling in MatLab is implemented to properly carry out load flow studies in these microgrids and these results are compared with those achieved by the authors of the articles.

Projecte de modernització d'una línia aèria de mitja tensió

Treball Final de Grau

Roy Pinilla, Carlos

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

Aquest TFG tracta de la reforma d'una línia de mitja tensió que actualment presenta problemes de pèrdua de potència i mal estat de la infraestructura. Es veurà com es duen a terme aquests procediments per a modernitzar les infraestructures elèctriques de mitja tensió a Catalunya. Per poder realitzar aquesta modernització, s'analitzaran els coneixements tècnics necessaris tant en aspectes elèctrics com mecànics, també s'examinaran les diferents infraestructures, materials, permisos i normatives que s'apliquen en projectes d'aquest tipus. Tots aquests procediments es duen a terme actualment tenint en compte l'impacte ambiental, la gestió de residus i les situacions més desfavorables que puguin sorgir en la nova línia.

Este TFG trata sobre la reforma de una línea de media tensión que actualmente presenta problemas de pérdida de potencia y mal estado de la infraestructura. Se verá cómo se llevan a cabo estos procedimientos para modernizar las infraestructuras eléctricas de media tensión en Cataluña. Para poder realizar esta modernización, se analizarán los conocimientos técnicos necesarios tanto en aspectos eléctricos como mecánicos, también se examinarán las diferentes infraestructuras, materiales, permisos y normativas que se aplican en proyectos de este tipo. Todos estos procedimientos se llevan a cabo actualmente teniendo en cuenta el impacto ambiental, la gestión de residuos y las situaciones más desfavorables que puedan surgir en la nueva línea.

This TFG is about reforming a medium voltage line which currently has problems with loss of power and bad infrastructure. It will be seen how these procedures are carried out in order to modernize Catalonia's medium voltage electrical infrastructure. In order to carry out this modernization, it will be seen the necessary technical knowledge both in electrical and mechanical ascpects, it will also be seen the different infrastructures, materials, permits and regulations to be applied in projects of this type. All of these procedures are currently carried out taking into account the environmental impact, waste management and the most unfavorable situations that the new line may encounter.

Estudio del fenómeno de cancelación armónica en redes eléctricas con presencia de cargas no lineales

Treball Final de Grau

Rezgui Selouani, Abdelhakim

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

Aquest projecte s'enfocarà a solucionar un dels problemes més importants en els sistemes elèctrics de potència: la contaminació harmònica, que es deu a l'augment significatiu de l'ús de càrregues no lineals que es connecten en les xarxes elèctriques. L'objectiu d'aquest projecte és analitzar en xarxes elèctriques amb presència de càrregues no lineals la reducció de la contaminació harmònica deguda al fenomen de cancel·lació harmònica. S'analitza el model de quatre càrregues no lineals (làmpades de descàrrega, fonts d'alimentació monofàsiques i trifàsiques, i rectificadors AC/DC trifàsics de sis polsos) per a obtenir les seves invariants mitjançant el mètode de normalització i obtenir una avaluació precisa de la reducció de la distorsió harmònica analitzant el fenomen de la cancel·lació harmònica. Al final de l'estudi, s'obtindran quantificació del nivell de cancel·lació individual y global de corrents harmònics quan diferents càrregues no lineals estan connectades en paral·lel a un mateix bus en una xarxa elèctrica. Aquest estudi ha estat reeixit en termes d'aconseguir els objectius, ampliar els coneixements existents i proporcionar una perspectiva més completa i precisa sobre les cancel·lacions harmòniques en les càrregues no lineals. És segur que els resultats obtinguts seran d'utilitat per a la comunitat acadèmica i professional, ja que s'espera que inspirin noves recerques i desenvolupaments en aquest emocionant camp. La validesa i l'exactitud dels resultats obtinguts en aquest estudi poden ser afirmades amb confiança, pel fet que s'han realitzat comparacions amb els resultats presentats en articles científics previs. Aquesta comparativa permet confirmar la consistència i la precisió dels resultats obtinguts en aquest TFG, brindant una sòlida base per a recolzar les conclusions obtingudes.

Este proyecto se enfocará en solucionar uno de los problemas más importantes en los sistemas eléctricos de potencia: la contaminación armónica, que se debe al aumento significativo del uso de cargas no lineales que se conectan en las redes eléctricas. El objetivo de este proyecto es analizar en redes eléctricas con presencia de cargas no lineales la reducción de la contaminación armónica debida al fenómeno de cancelación armónica. Se analiza el modelo de cuatro cargas no lineales (lámparas de descarga, fuentes de alimentación monofásicas y trifásicas, y rectificadores AC/DC trifásicos de seis pulsos) para obtener sus invariantes mediante el método de normalización y obtener una evaluación precisa de la reducción de la distorsión armónica analizando el fenómeno de la cancelación armónica. Al final del estudio, se obtendrán cuantificación del nivel de cancelación individual y global de corrientes armónicas cuando distintas cargas no lineales están conectadas en paralelo a un mismo bus en una red eléctrica. Este estudio ha sido exitoso en términos de alcanzar los objetivos, ampliar los conocimientos existentes y proporcionar una perspectiva más completa y precisa sobre las cancelaciones armónicas en las cargas no lineales. Es seguro que los resultados obtenidos serán de utilidad para la comunidad académica y profesional, ya que se espera que inspiren nuevas investigaciones y desarrollos en este emocionante campo. La validez y la exactitud de los resultados obtenidos en este estudio pueden ser afirmadas con confianza, debido a que se han realizado comparaciones con los resultados presentados en artículos científicos previos. Esta comparativa permite confirmar la consistencia y la precisión de los resultados obtenidos en este TFG, brindando una sólida base para respaldar las conclusiones obtenidas.

This project will focus on solving one of the most important problems in electrical power systems: harmonic pollution, which is caused by the significant increase in the use of non-linear loads connected to electrical grids. The objective of this project is to analyze the reduction of harmonic pollution in electrical grids with non-linear loads through the phenomenon of harmonic cancellation. The model of four non-linear loads (discharge lamps, single-phase and three-phase power supplies, and three-phase AC/DC rectifiers of six pulses) will be analyzed to obtain their invariants by the normalization method and to achieve an accurate evaluation of the reduction of the harmonic distortion by analyzing the phenomenon of harmonic cancellation. At the end of the study, quantification of the level of individual and global harmonic current cancellation will be obtained when different non-linear loads are connected in parallel to the same bus in an electrical network. This study has been successful in terms of achieving the objectives, expanding existing knowledge and providing a more comprehensive and accurate perspective on harmonic cancellations in non-linear loads. It is certain that the results obtained will be of valuable to the academic and professional community, as they are expected to inspire new research and development in this exciting field. The validity and accuracy of the results obtained in this study can be confidently asserted, because comparisons have been made with the results presented in previous scientific papers. This comparison confirms the the consistency and accuracy of the results obtained in this TFG, providing a solid basis to support the conclusions obtained.

Estudio del cálculo del valor medio de la tensión de salida en el enlace DC de rectificadores en puente no controlados multifásicos

Treball Final de Grau

Intuscca Gutiérrez, Niels Willenton

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José; Sainz Sapera, Luis

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

L'objectiu del present Treball Final de Grau és examinar diferents metodologies que permeten el càlcul del valor mitjà de la tensió de sortida en enllaç DC de rectificadors en pont no controlats multifàsics quan aquests rectificadors treballen sota determinades condicions de tensió d'alimentació equilibrada i desequilibrada. Es consideren diverses tècniques de càlcul, tant numèriques com analítiques, les quals seran avaluades no sols en termes de precisió del resultat proporcionada, sinó també en termes de l'esforç matemàtic requerit per a la seva elaboració o de l'esforç computacional requerit per a la seva aplicació. Així mateix, es presentarà un nou mètode innovador denominat “Mètode de l'envolupant convexa fasorial” que es basa en la fórmula de Cauchy. A més, es realitzaran uns programes a l'entorn de MATLAB per a realitzar el càlcul del valor mitjà de la tensió de sortida en enllaç DC, programes en els quals s'implementaran les tècniques contemplades.

El objetivo del presente Trabajo Final de Grado es examinar diferentes metodologías que permiten el cálculo del valor medio de la tensión de salida en enlace DC de rectificadores en puente no controlados multifásicos cuando dichos rectificadores trabajan bajo determinadas condiciones de tensión de alimentación equilibrada y desequilibrada. Se consideran diversas técnicas de cálculo, tanto numéricas como analíticas, las cuales serán evaluadas no sólo en términos de precisión del resultado proporcionada, sino también en términos del esfuerzo matemático requerido para su elaboración o del esfuerzo computacional requerido para su aplicación. Así mismo, se presentará un nuevo método innovador denominado “Método de la envolvente convexa fasorial” que se basa en la fórmula de Cauchy. Además, se realizarán unos programas en el entorno de MATLAB para realizar el cálculo del valor medio de la tensión de salida en enlace DC, programas en los que se implementarán las técnicas contempladas.

The objective of this Final Degree Project is to examine different methodologies that allow the calculation of the average value of the DC-link output voltage of multi-phase uncontrolled bridge rectifiers when such rectifiers operate under certain conditions of balanced and unbalanced supply voltage. Various calculation techniques, both numerical and analytical, are considered, which will be evaluated not only in terms of the accuracy of the result provided, but also in terms of the mathematical effort required for its elaboration or the computational effort required for its application. Likewise, a new innovative method called “Phasorial convex hull method” will be presented which is based on the Cauchy formula. In addition, some programs will be made in the MATLAB environment to calculate the average value of the DC-link output voltage, programs in which the techniques contemplated will be implemented.

Estudio del método de análisis modal rápido para la determinación de las frecuencias de resonancia y la realización de estudios de estabilidad en sistemas eléctricos de potencia

Projecte Final de Màster Oficial

Cartiel Arasa, Oriol

Tutor/a - Director/a: Sainz Sapera, Luis; Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB)

Veure detall Accés al text complet

El presente trabajo desarrolla una herramienta matemática rápida y eficaz para abordar el estudio de dos aspectos importantes dentro del campo de la calidad de suministro en redes eléctricas: los problemas de resonancias y estabilidad. Para ello, en primer lugar, se recopila toda la evolución que se ha producido en el estudio de resonancias hasta derivar en el método de análisis modal rápido (el más reciente en la literatura), el cual es analizado en profundidad. A partir de este punto, con la finalidad de acelerar la velocidad de la metodología en redes de gran tamaño, pero sin perder en precisión, se propone una nueva variante del mismo, denominada análisis modal rápido mejorado, el cual está basado en una modificación del método numérico de la potencia inversa desplazada. Esta mejora presenta garantías notorias de rapidez y fiabilidad en sus resultados. Seguidamente, se extiende la aplicación de la nueva herramienta propuesta al estudio de estabilidad a partir del criterio de amortiguamiento modal positivo ( positive-mode-damping criterion). La mejora propuesta vuelve a mostrar su aptitud y mejoría respecto a sus predecesores, al ser compatible y acelerar el estudio de estabilidad. Todo lo anterior, tanto para el estudio de resonancias como de estabilidad, es validado sobre cuatro redes IEEE y sobre la red sintética Texas 2000-buses. Por último, a través de un artículo de investigación, se presenta a la comunidad científica la nueva herramienta desarrollada. Dicho artículo se ha enviado a la revista IEEE Transactions on Power Delivery, estando a la espera de su revisión

El present treball desenvolupa una eina matemàtica ràpida i eficaç per a abordar l'estudi de dos aspectes importants dins del camp de la qualitat de subministrament en xarxes elèctriques: els problemes de ressonàncies i estabilitat. Per a això, en primer lloc, es recopila tota l'evolució que s'ha produït en l'estudi de ressonàncies fins a derivar en el mètode d'anàlisi modal ràpid (el més recent en la literatura), el qual és analitzat en profunditat. A partir d'aquest punt, amb la finalitat d'accelerar la velocitat de la metodologia en xarxes de grans dimensions, però sense perdre en precisió, es proposa una nova variant d'aquest, denominada anàlisi modal ràpid millorat, el qual està basat en una modificació del mètode numèric de la potència inversa desplaçada. Aquesta millora presenta garanties notòries de rapidesa i fiabilitat en els seus resultats. Seguidament, s'estén l'aplicació de la nova eina proposada a l'estudi d'estabilitat a partir del criteri d'amortiment modal positiu ( positive-mode-damping criterion). La millora proposada torna a mostrar la seva aptitud i millora respecte als seus predecessors, en ser compatible i accelerar l'estudi d'estabilitat. Tot l'anterior, tant per a l'estudi de ressonàncies com d'estabilitat, és validat sobre quatre xarxes IEEE i sobre la xarxa sintètica Texas 2000-busos. Finalment, a través d'un article de recerca, es presenta a la comunitat científica la nova eina desenvolupada. Aquest article s'ha enviat a la revista IEEE Transactions on Power Delivery, estant a l'espera de la seva revisió

This work develops a fast and effective mathematical tool to address the study of two important aspects within the field of supply quality in electric grids: the problems of resonances and stability. First of all, the entire evolution that has occurred in the resonances studies is collected ending in the rapid resonance mode analysis methodology (the most recent in literature), which is analysed in depth. From this point, with the aim to accelerate the methodology speed in large grids without losing in precision a new variant of it is proposed, called improved rapid resonance mode analysis, which is based on a modification of the shifted inverse power iteration numerical method. The improvement gives noticeable assurances of speed and reliability in its results. Next, the application of the proposed tool in the stability study is done by the way of the positive-mode- damping criterion. This improvement shows again its aptitude and enhancement over its predecessors because it is compatible with and accelerates the stability study. All the above, both for resonances and stability studies, is validated on four IEEE grids and on the Texas 2000-bus synthetic grid. Finally, the new tool developed is presented to the scientific community by the sending of a paper to the journal IEEE Transactions on Power Delivery, which its review is pending

Desarrollo de una aplicación informática para el diseño de sistemas eléctricos de potencia

Treball Final de Grau

Ahmad, Tawqeer

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José; Sainz Sapera, Luis

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

En la última década la informática y las telecomunicaciones han experimentado un gran desarrollo. Esto ha dado lugar a la aparición de nuevas herramientas como las interfaces gráficas de usuario que han simplificado la comunicación entre el ser humano y las máquinas. Una de las plataformas más importantes hoy en día es MATLAB. Se trata de una plataforma de programación y cálculo numérico utilizada por millones de ingenieros y científicos para analizar datos, desarrollar algoritmos y crear modelos. Hoy en día, la fuerte dependencia mundial de la energía eléctrica es evidente, y la importancia de su suministro para la humanidad está más allá del alcance de cualquier discusión. El propósito de un sistema eléctrico no es solo generar energía en una central eléctrica, sino también transportar y distribuir dicha energía a los consumidores finales. Para ello, no sólo es necesaria la suficiente capacidad de generación eléctrica, sino que el continuo crecimiento de la demanda exige que toda la energía producida sea transportada y distribuida con la mayor eficiencia posible. En este proyecto se ha creado una herramienta informática en entorno MATLAB con interfaz gráfica de usuario AppDesigner que, a partir de ciertos datos e información introducida previamente, proporcionará los resultados asociados a determinados cálculos eléctricos necesarios para el diseño de sistemas eléctricos de potencia. Por último, es importante destacar, que, en este proyecto, aparte del análisis de sistemas eléctricos de potencia, se ha creado un manual de usuario para que cualquier persona sea capaz de utilizar dicha herramienta.

En l'última dècada la informàtica i les telecomunicacions han experimentat un gran desenvolupament. Això ha donat lloc a l'aparició de noves eines com les interfícies gràfiques d'usuari que han simplificat la comunicació entre l'ésser humà i les màquines. Una de les plataformes més importants avui dia és MATLAB. Es tracta d'una plataforma de programació i càlcul numèric utilitzada per milions d'enginyers i científics per analitzar dades, desenvolupar algorismes i crear models. Avui dia, la forta dependència mundial de l'energia elèctrica és evident, i la importància del seu subministrament per a la humanitat està més enllà de l'abast de qualsevol discussió. El propòsit d'un sistema elèctric no és només generar energia a una central elèctrica, sinó també transportar i distribuir aquesta energia als consumidors finals. Per fer-ho, no només és necessària la suficient capacitat de generació elèctrica, sinó que el continu creixement de la demanda exigeix que tota l'energia produïda sigui transportada i distribuïda amb la més gran eficiència possible. En aquest projecte s'ha creat una eina informàtica en entorn MATLAB amb interfície gràfica d'usuari AppDesigner que, a partir d'unes certes dades i informació introduïda prèviament, proporcionarà els resultats associats a determinats càlculs elèctrics necessaris per al disseny de sistemes elèctrics de potència. Finalment, és important destacar que, en aquest projecte, a part de l'anàlisi de sistemes elèctrics de potència , s'ha creat un manual d'usuari perquè qualsevol persona sigui capaç d'utilitzar aquesta eina.

In the last decade, computing and telecommunications have undergone major developments. This has led to the emergence of new tools such as graphical user interfaces that have simplified communication between humans and machines. One of the most important platforms today is MATLAB. It is a programming and numerical computing platform used by millions of engineers and scientists to analyse data, develop algorithms and create models. Today, the world's heavy dependence on electrical energy is evident, and the importance of its supply for humanity is beyond the scope of any discussion. The purpose of an electricity system is not only to generate energy in a power plant, but also to transport and distribute this energy to the final consumers. To achieve this, not only is sufficient power generation capacity necessary, but the continuous growth in demand requires that all the energy produced is transported and distributed as efficiently as possible. In this project, a computer tool has been created in MATLAB environment with a graphical user interface AppDesigner that, from certain data and information previously introduced, will provide the results associated with certain electrical calculations necessary for the design of electrical power systems. Finally, it is important to highlight that, in this project, apart from the analysis of electrical power systems, a user manual has been created so that anyone is able to use this tool.

Caracterización y estudio de plantas fotovoltaicas

Treball Final de Grau

Forniés Campos, Álvaro

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José; Sainz Sapera, Luis

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

L'objectiu d'aquest Treball Final de Grau és l'estudi i l'anàlisi de la influència dels components i de les condicions atmosfèriques en el funcionament d'una planta fotovoltaica. Aquest estudi es durà a terme fent ús del programa MATLAB i analitzant cadascuna de les corbes característiques que aquest programa proporciona. Els components de la planta la influència dels quals s'analitzarà són el panell fotovoltaic (en funció del factor de qualitat del díode, de la resistència en sèrie, de la irradiància i de la temperatura) i el cablejat (en funció de la resistència). Les condicions atmosfèriques la influència de les quals s'estudiarà són la nuvolositat productora d'ombres (en funció de les diferents irradiàncies rebudes per panells diferents de la mateixa planta). Els resultats obtinguts es poden dir que han estat bons, ja que han permès analitzar i extreure conclusions clares sobre el funcionament de les plantes fotovoltaiques, per exemple, sobre com afecta utilitzar uns panells fotovoltaics amb unes característiques o unes altres. També es mostra la importància de tenir en compte la resistència del cablejat i les ombres produïdes en condicions atmosfèriques de nuvolositat per a poder analitzar correctament el benefici energètic que es pot extreure de la planta o l'error que es pot cometre en no considerar la influència d'aquests components i condicions. A més, es pot assegurar amb fermesa que els resultats són correctes ja que s'ha fet comparativa amb els proporcionats en articles científics.

El objetivo de este Trabajo Final de Grado es el estudio y análisis de la influencia de los componentes y de las condiciones atmosféricas en el funcionamiento de una planta fotovoltaica. Este estudio se llevará acabo haciendo uso del programa MATLAB y analizando cada una de las curvas características que dicho programa proporciona. Los componentes de la planta cuya influencia se va a analizar son el panel fotovoltaico (en función del factor de calidad del diodo, de la resistencia en serie, de la irradiancia y de la temperatura) y el cableado (en función de la resistencia). Las condiciones atmosféricas cuya influencia se va a estudiar son la nubosidad productora de sombras (en función de las diferentes irradiancias recibidas por paneles distintos de la misma planta). Los resultados obtenidos se pueden decir que han sido buenos, ya que han permitido analizar y extraer conclusiones claras sobre el funcionamiento de las plantas fotovoltaicas, por ejemplo, sobre cómo afecta utilizar unos paneles fotovoltaicos con unas características u otras. También se muestra la importancia de tener en cuenta la resistencia del cableado y las sombras producidas en condiciones atmosféricas de nubosidad para poder analizar correctamente el beneficio energético que se puede extraer de la planta o el error que se puede cometer al no considerar la influencia de dichos componentes y condiciones. Además, se puede asegurar con firmeza que los resultados son correctos ya que se ha hecho comparativa con los proporcionados en artículos científicos.

The objective of this Bachelor's Degree Final Thesis is the study and analysis of the influence of the components and the atmospheric conditions in the operation of a photovoltaic plant. This study will be carried out using the MATLAB program and analyzing each of the characteristic curves that said program provides. The components of the plant whose influence is going to be analyzed are the photovoltaic panel (as a function of the quality factor of the diode, the series resistance, the irradiance and the temperature) and the wiring (as a function of the resistance). The atmospheric conditions whose influence is going to be studied are the cloudiness that produces shades (as a function of the different irradiances received by different panels of the same plant). The results obtained can be said to have been good, since they have made it possible to analyze and draw clear conclusions about the operation of photovoltaic plants, for example, about how it affects the use of photovoltaic panels with certain characteristics or others. It also shows the importance of taking into account the resistance of the wiring and the shades produced in cloudy atmospheric conditions in order to be able to correctly analyze the energy benefit that can be extracted from the plant or the error that can be made by not considering the influence of said components and conditions. In addition, it can be firmly assured that the results are correct since a comparison has been made with those provided in scientific articles.

Descripción y estudio de centrales nucleares para la generación de energía eléctrica

Treball Final de Grau

Delgado Alis, Guillem

Tutor/a - Director/a: Mesas García, Juan José

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

Veure detall Accés al text complet

Este proyecto trata de describir y estudiar la tecnología de las centrales nucleares para la generación de energía eléctrica que hay hoy en día en funcionamiento, desde la física básica de la fisión nuclear hasta la manera en la que cada una genera la electricidad. En primer lugar, se describen los tipos de centrales nucleares existentes y su funcionamiento, realizando una comparativa entre ellos. A continuación, se recopila información de las centrales nucleares españolas y se crea a partir de ella una base de datos ejecutable. Esta base de datos almacena, central a central, desde su potencia instalada, año de puesta en marcha… hasta su coste, accidentes ocurridos en ella, información de contacto… Finalmente, se lleva a cabo un estudio de sustitución de la totalidad de las centrales de generación eléctrica emisoras de CO2 que existen a nivel de la península ibérica por centrales nucleares. Este estudio permite no sólo calcular el número de centrales nucleares necesarias para materializar la sustitución, sino también determinar la viabilidad o no de dicha sustitución. Para concluir, remarcar el hecho de que una sociedad no es solo renovable, sino un híbrido entre renovable y nuclear, debido a la alta demanda energética y el aumento anual de esta en nuestra sociedad.

Aquest projecte tracta de descriure i estudiar la tecnologia de les centrals nuclears per a la generació d'energia elèctrica que hi ha avui dia en funcionament, des de la física bàsica de la fissió nuclear fins a la manera en la qual cadascuna genera l'electricitat. En primer lloc, es descriuen els tipus de centrals nuclears existents i el seu funcionament, realitzant una comparativa entre ells. A continuació, es recopila informació de les centrals nuclears espanyoles i es crea a partir d'ella una base de dades executable. Aquesta base de dades emmagatzema, central a central, des de la seva potència instal·lada, any de posada en marxa… fins al seu cost, accidents ocorreguts en ella, informació de contacte… Finalment, es duu a terme un estudi de substitució de la totalitat de les centrals de generació elèctrica emissores de CO₂ que existeixen a nivell de la península ibèrica per centrals nuclears. Aquest estudi permet no sols calcular el nombre de centrals nuclears necessàries per a materialitzar la substitució, sinó també determinar la viabilitat o no d'aquesta substitució. Per a concloure, remarcar el fet que una societat no és només renovable, sinó un híbrid entre renovable i nuclear, a causa de l'alta demanda energètica i l'augment anual d'aquesta en la nostra societat.

This final degree project tries to describe and study the technology of nuclear power plants for the generation of electrical energy that are in operation today, from the basic physics of nuclear fission to the way in which each one generates electricity. First, the types of existing nuclear power plants and their operation are described, making a comparison between them. Then, information from the Spanish nuclear power plants is collected and an executable database is created from it. This database stores, plant by plant, from its installed power, start-up year... up to its cost, accidents that have occurred in it, contact information... Finally, a study is carried out to replace all the CO2-emitting electricity generation plants that exist in the Iberian Peninsula with nuclear power plants. This study allows not only to calculate the number of nuclear power plants necessary to materialize the substitution, but also to determine the feasibility or not of that substitution. To conclude, highlight the fact that a society is not only renewable, but a hybrid between renewable and nuclear, due to the high energy demand and its annual increase in our society.