APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Els sistemes de tracció dels trens són responsables d'una gran part del consum elèctric de les infraestructures ferroviàries. En un context on la sostenibilitat del sistema de transport és un pilar clau en el disseny d'aquestes infraestructures, habitualment s'adopten mesures orientades a optimitzar l'ús de l'energia destinada a la tracció. Actualment, la majoria dels trens compten amb un sistema de fre regeneratiu que transforma l'energia cinètica dissipada durant la frenada dels combois, en energia elèctrica. L'energia recuperada es pot aprofitar tant per al subministrament elèctric dels elements auxiliars del tren i altres components de la infraestructura ferroviària, com per a l'alimentació de la catenària per a la tracció d'altres combois. En xarxes interurbanes, coordinar la frenada d'un tren amb l'acceleració d'un altre resulta difícil, cosa que provoca un excés d'energia recuperada que, si no es consumida per altres receptors, pot causar sobrecàrregues i danys en els equips. Per aquest motiu, l'excedent d'energia és redirigit a resistències encarregades de dissipar-lo. L'objectiu principal d'aquest treball és implementar un sistema que permeti retornar a la xarxa de subministrament elèctric, l'energia generada durant la frenada dels trens i no aprofitada per la tracció d'altres, evitant així la seva dissipació. El repte consisteix a implantar aquesta solució, basada en la tecnologia reversible, en una subestació existent d'una xarxa de ferrocarril metropolità. El present treball descriu els conceptes clau de l'electrificació ferroviària, incloent-hi els diferents tipus de sistemes i els seus elements principals per, posteriorment, desenvolupar una anàlisi tècnica i econòmica de la viabilitat i els beneficis d'implementar un sistema com el descrit. L'anàlisi inclou la descripció de l'equipament necessari a integrar en la subestació de tracció prèviament caracteritzada, així com la valoració econòmica del projecte basada en les solucions punteres dels fabricants especialitzats en el sector. Els resultats obtinguts demostren que la implantació de la tecnologia reversible permet una recuperació efectiva de l'energia, reduint el consum elèctric i els costos associats. Aquesta solució no només compleix amb les normatives actuals en matèria de sostenibilitat i digitalització, sinó que també contribueix a disminuir les emissions de gasos d'efecte hivernacle, reforçant el compromís ambiental del sistema de transport ferroviari. En conclusió, la tecnologia reversible es posiciona com una alternativa viable i eficient per augmentar la sostenibilitat del transport ferroviari. Els seus beneficis, com l'estalvi energètic, la reducció de costos i un període d'amortització relativament curt, la converteixen en una inversió estratègica per al futur de la infraestructura ferroviària.

Aquest Treball de Fi de Grau analitza l'evolució del sistema de climatització de l'Estació d'Autobusos Barcelona Nord des de la seva renovació el 2014 per part d'ARCbcn, amb l'objectiu d'identificar les deficiències actuals i proposar millores tècniques i energètiques. El treball se centra en el sistema geotèrmic implementat, avaluant-ne l'eficiència i els problemes sorgits des de la seva instal·lació. Es dedica una especial atenció a les modificacions posteriors realitzades el 2016, estudiades per AIGUASOL, que inclouen un diagnòstic exhaustiu del sistema de climatització i la detecció de deficiències derivades del projecte inicial de 2014, així com la proposta de solucions com la incorporació d'un aerorefrigerador (bescanviador de calor a l'aire) per donar suport al sistema geotèrmic. Mitjançant l'anàlisi de dades del sistema de monitorització SCADA, l'auditoria de 2016 i visites a la instal·lació amb tècnics especialitzats, s'han identificat problemes com l'infradimensionament del camp de captació geotèrmic i la presència de fang, que afecten el rendiment del sistema. També s'han detectat inconsistències en els càlculs inicials de consum energètic i un increment inesperat de la demanda de refrigeració després de l'aïllament de la coberta. Aquestes deficiències han derivat en la manca de rendibilitat del projecte, amb uns costos de manteniment i un consum energètic del sistema geotèrmic superiors no només als estalvis previstos, sinó també als realment generats. En aquest context, es plantegen alternatives amb l'objectiu final d'oferir una solució sostenible i viable que maximitzi l'eficiència energètica, redueixi l'impacte ambiental i minimitzi els costos operatius de l'Estació del Nord.

This thesis investigates the economic potential of energy flexibility from the perspective of end customers. The study included the development of Python optimization model based on linear programming used to analyze different scenarios of energy management. The scenarios include the use of solar PV systems with and without battery storage and studied impact of participation in different energy markets – SPOT markets and Frequency Containment Reserve, allowed by aggregation of energy flexibility. The objective is to assess how different technologies and strategies can optimize energy costs and enhance the economic viability of flexible energy systems for end users.

Aquest treball final de màster té la finalitat d'elaborar el disseny de la instal·lació elèctrica d'una planta industrial amb activitat de distribució i emmagatzematge alimentari amb autoconsum fotovoltaic. Aquest disseny inclou tots els càlculs i els plànols pertinents. Aquest projecte busca proposar una solució poc agressiva amb el medi ambient al mateix moment que soluciona les necessitats tècniques de la planta industrial. La instal·lació elèctrica compta amb un subministrament d'alta tensió i un grup electrogen per a casos d'emergència. El disseny inclou l'esquema de principi de la instal·lació d'alta tensió i el diagrama unifilar de baixa tensió amb tot el que això comporta: el càlcul dels cables i de les seves proteccions, així com el sistema de presa a terra. També s'ha dissenyat l'enllumenat interior, exterior i d'emergència i una instal·lació d'autoconsum fotovoltaic. Per la realització del projecte s'ha tingut en compte la normativa vigent de Catalunya, Espanya i Europa.

Aquest projecte presenta el disseny d'una instal·lació fotovoltaica destinada a l'autoconsum i a la càrrega d'un vehicle elèctric en una casa unifamiliar. Es basa en la necessitat de disminuir la dependència de la xarxa elèctrica tradicional i promoure l'ús d'energies renovables, cosa que ajuda a reduir les emissions de diòxid de carboni i fomenta una mobilitat més sostenible. El projecte comença amb una anàlisi exhaustiva de l'estat actual de la tecnologia, explorant les opcions disponibles per a l'autoconsum fotovoltaic i la càrrega de vehicles elèctrics, juntament amb la normativa que regula aquestes instal·lacions. Aquesta anàlisi estableix els fonaments per comprendre les possibilitats i les limitacions tecnològiques i legals. A continuació, es duu a terme un estudi detallat de l'habitatge seleccionat, avaluant-ne l'orientació, l'espai disponible per als panells solars i les condicions climàtiques locals. A més, es realitza una anàlisi energètica del consum a l'habitatge i del vehicle elèctric seleccionat. El disseny de la instal·lació inclou la selecció i dimensionament de la instal·lació fotovoltaica i del punt de recàrrega per al vehicle elèctric. Un cop dimensionada, es fa una simulació utilitzant l'eina PVSyst per estimar la producció de la instal·lació. A l'anàlisi econòmica, s'avaluen els costos inicials de la instal·lació i es projecten els estalvis futurs a la factura elèctrica i als costos del combustible. En conclusió, es determina que la instal·lació proposada no només és viable tècnicament i econòmicament, sinó que també contribueix significativament a la sostenibilitat ambiental.

Aquest treball presenta el disseny i el pla d'implementació per a la instal·lació d'una infraestructura de càrrega per a vehicles elèctrics al garatge ubicat a Granvia de l'Hospitalet 35. Donada la naturalesa de multipropietat de les places d'aparcament, l'objectiu principal de la comunitat ha estat identificar una solució que acomodi eficaçment tots els usuaris del garatge. Inicialment, s'han analitzat diversos esquemes potencials d'instal·lació, avaluant els avantatges i desavantatges que cada esquema ofereix. Aquesta anàlisi ha inclòs un estudi de viabilitat detallat i el desenvolupament de solucions a mida específiques per a les necessitats i limitacions d'aquest garatge. A més, s'han preparat pressupostos individuals per a cada possible solució amb la finalitat de proporcionar una visió financera clara. Després d'avaluar tots els esquemes, s'ha seleccionat la solució òptima basant-se en consideracions tècniques, financeres i pràctiques. S'ha desenvolupat un pla d'amortització juntament amb una estratègia d'implementació integral. Aquesta estratègia inclou justificacions per a les eleccions de disseny, la ubicació dels elements i les característiques de tots els components involucrats en el procés d'instal·lació. A més, s'ha realitzat un anàlisi ambiental exhaustiu, examinant les emissions produïdes pels vehicles elèctrics al llarg del seu cicle de vida, des de la generació d'electricitat fins a l'operació i producció del vehicle. Aquest anàlisi s'ha comparat amb les emissions dels vehicles de combustió tradicionals per determinar els beneficis ambientals reals de la transició cap a una mobilitat més ecològica. Els resultats indiquen que la instal·lació proposada no només és tècnica i financerament viable, sinó també capaç de proporcionar energia eficientment a tots els usuaris. El període d'amortització és raonable, assegurant que la inversió es recuperarà en un termini acceptable. A més, la transició a vehicles elèctrics suposarà una reducció significativa de les emissions a curt termini, afirmant els avantatges ambientals d'aquest canvi. En conclusió, l'informe demostra que la instal·lació de la infraestructura de càrrega per a vehicles elèctrics a Granvia de l'Hospitalet 35 és una solució sostenible i eficient que satisfà les necessitats de la comunitat al mateix temps que promou una mobilitat més ecològica.

Durant els darrers anys, coincidint amb el context d'emergència climàtica i la volatilitat dels preus de l'electricitat, cada vegada són més els consumidors que aposten per una modalitat de consum més ecològica com és l'autoconsum elèctric a través de plaques fotovoltaiques, per a poder mitigar aquest efecte i intentant reduir la factura elèctrica. Degut al fort increment de la cartera de consumidors d'autoconsum, l'estat espanyol s'ha vist forçat a regular aquesta modalitat, incloent la informació necessària de l'autoconsum en les comunicacions entre els agents del mercat. Per aquest motiu i degut al augment de cartera, s'han determinat els requeriments funcionals que ha de complir els sistemes de contractació i facturació de clients per a poder automatitzar aquests processos. Addicionalment, s'ha treballat conjuntament amb l'adaptació dels formats de comunicació entre els agents del mercat elèctric.

Aquest treball s'alinea amb els objectius de sostenibilitat i transició energètica que estem vivint actualment. És per això que l'objectiu principal és estudiar com afecta l'aplicació dels coeficients de repartiment en funció de diversos factors, a partir de simular diferents escenaris on s'analitzi el flux de l'energia produïda per una planta fotovoltaica entre els diferents consumidors. La idea d'aquest treball és poder observar si els canvis de normativa durant aquests últims anys han significat una millora de cara a l'usuari i si hi ha alternatives millors a les d'avui presents. Aquest estudi es realitza amb dades de consums reals facilitades de forma anònima per una comercialitzadora de l'estat espanyol i les dades simulades de generació d'una planta fotovoltaica amb el programa PVSol, un dels programes més emprats per aquesta necessitat a nivell mundial. Amb totes les dades descrites prèviament, durant aquest estudi s'ha dissenyat una eina que ha permès el tractament i la representació d'aquestes per una posterior anàlisi. Finalment, amb les dades analitzades s'ha pogut concloure que els canvis normatius actuals han implementat una millora a l'hora de repartir l'energia, però durant aquest estudi s'ha ideat un mètode el qual mostra que la normativa actual continua sent ineficient i encara es pot millorar el repartiment de l'energia.

This project aims to study how mature, technically and economically, is the market in order to supply energy using solar generation on remotes areas. The consumption model analysed has been of a residential consumer, located in Spain. To perform the study, the PV generation has been maximized regarding the optimal surface available in the customer's emplacement. Several iterations have been considered regarding the storage capacity, with the purpose of finding the best energy solution. For the economic analysis, two variants in the definition of the remote area have been considered. The first one, with the option of connection to the grid, but due to the location the grid supply was unreliable, causing many periods without power supply. The second variant, without the possibility to be connected to the grid, and the goal is to minimize or even to stop using a fuel electricity generator, to make the transition to solar energy. Considering the energy and economic aspects, it is aimed to provide a final proposal.

El sector del transport està experimentant grans canvis des del punt de vista tecnològic amb la mirada posada en la mobilitat sostenible i una de les tecnologies que s'està imposant és el vehicle elèctric. Per al cas d'aquest treball s'ha estudiat el sector dels vehicles destinats al transport de mercaderies i s'ha plantejat la implantació d'una infraestructura de recàrrega de vehicles elèctrics en una indústria en concret, la vitivinícola. Per realitzar aquesta implantació es defineix l'estat de l'art dels vehicles elèctrics destinats al transport de mercaderies i, en concret, les furgonetes elèctriques de categoria N1. També es defineix l'estat de l'art de la infraestructura de recàrrega. Seguidament es defineix l'escenari, és a dir, l'activitat de la indústria vitivinícola i es determinen les seves necessitats. A partir de la informació obtinguda es realitza el disseny de la instal·lació elèctrica tenint en compte la instal·lació existent i mitjançant la selecció del vehicle elèctric, la determinació del mode de càrrega i dels punts de càrrega necessaris, la identificació de l'esquema de la instal·lació d'enllaç i de l'esquema de connexió, i la selecció del punt de càrrega. Posteriorment es dissenyen els circuits per a la recàrrega de vehicles elèctrics amb les seves proteccions necessàries. Un cop realitzat el disseny, s'estudia la gestió de la instal·lació mitjançant les corbes de demanda diària, el perfil de càrrega dels vehicles elèctrics tenint en compte el patró d'ús i les característiques d'aquests. S'avalua la càrrega dels vehicles elèctrics calculant l'import de la factura elèctrica anual i l'increment que suposarà la recàrrega dels vehicles en aquesta factura. Seguidament, es calculen els costs operatius anuals dels vehicles elèctrics i es comparen amb els vehicles de combustió interna actuals de l'empresa. Finalment, s'estudia la viabilitat econòmica que suposarà la implantació de la infraestructura de recàrrega tenint en compte la inversió inicial, deguda al cost dels vehicles i de la instal·lació, i els estalvis anuals en costs operatius i de manteniment pel fet d'utilitzar vehicles elèctrics.

This work is based on an analysis of historical data to determine the influence of both wind and photovoltaic generation on the electricity price of the Spanish daily market. It reviews the current global context with the condition of knowing trends and common objectives followed by an analysis of the different types of markets existing with their respective advantages and achievements. The functioning of the Spanish electrical system is studied specifically and in detail, commenting on the different parts involved and those of interest, together with the regulatory authorities of this sector. It is a document for the different electricity markets that operate at the national level and comments on the relationships and dependencies between them. With the above information in full, the wind and photovoltaic generation technologies are analyzed separately, and how these influence the electricity price based on a historical analysis of the latest years and specific cases of interest. It is concluded that these technologies help reduce the cost of electricity but, however, they pose problems at the market level because they reduce the capacity of the amortization to the extent that more power is installed

In a climate emergency context such as the current one, energy efficiency and resource optimisation in general, and focused on consumption, is key to dealing with situations other than environmental and climate crises. A study of energy consumption (mainly electrical consumption) is carried out. In order to carry out the study, there are two monitoring systems available, studying how they work and analysing the results they provide. SIRENA returns data on gas, water and electricity consumption, but PowerStudio only has readings of electricity consumption so the study of sections on the electricity consumption of ETSEIB is focused. Since the COVID-19 pandemic skewed the data from 2020 to mid-2021, three periods are studied: July 2018 to August 2019, July 2021 to August 2022 and July 2022 to August 2023. Due to the time elapsed between the first and third periods, it is decided to structure the main study, taking into account only the last two periods. One of the objectives is to explain the most abnormal records and those that differ from other periods, either due to changes in the School's consumer systems, remodeling, changes in the use of facilities, etc. The main objective is to acquire information so that it is in a position to take measures to save the energy consumption of ETSEIB and thus reduce the natural and economic resources dedicated to this cause

El acceso al agua potable sigue siendo un desafío crítico en numerosas regiones del mundo, con más de 2 mil millones de personas que viven en países con estrés hídrico. Si bien existen varias técnicas de desinfección del agua, el uso de cloro gaseoso ha sido tradicionalmente pre- dominante. Sin embargo, ha surgido una sustancia alternativa, el hipoclorito de sodio, como sustitutivo. Desafortunadamente, la limitada oferta local de hipoclorito de sodio en muchos países, especialmente en África y Medio Oriente, representa una barrera significativa para los esfuerzos de tratamiento del agua. Una solución a este problema es la construcción de plantas de electrólisis de cloruro-álcali, las cuales pueden cubrir la necesidad de hipoclorito de sodio sin tener que importar de otros países. Este estudio se centra en investigar la viabilidad tecnoeconómica de las plantas de electrólisis, específicamente para fines de tratamiento de agua. Se ha desarrollado un modelo de plan de negocios en colaboración con Welysis, una empresa española que diseña, construye y opera plantas de electrólisis en todo el mundo. El objetivo es obtener una visión integral de los aspec- tos financieros asociados con tales proyectos y ofrecer un informe completo sobre el rendimiento del proyecto a posibles compradores de una planta de electrólisis. El modelo desarrollado se aplica en un caso relacionado con la construcción de una planta de electrólisis en Nigeria. Se realiza una evaluación preliminar de la idoneidad del país para el proyecto, lo que arroja una conclusión positiva. Posteriormente, el modelo de plan de negocios se aplica a este caso, lo que permite un análisis exhaustivo de los resultados. Los hallazgos confirman la viabilidad y rentabilidad de invertir en el proyecto de la planta de electrólisis, demostrando la eficacia del modelo propuesto en la evaluación del rendimiento de la inversión. Sin embargo, el modelo tiene algunas limitaciones y posibles mejoras que se deberian realizar

In the present project, an energy self-consumption system will be designed for a new Drinking Water Treatment Plant, hereinafter referred to as ETAP, which will replace the A Cañas plant located in A Coruña. This design is based on a market consultation established by EMALCSA, the company responsible for directly managing the integrated water cycle in the city of A Coruña and its metropolitan area. Based on the annual calculation of energy consumption, a photovoltaic plant will be modeled in the vicinity of the plant, and with the surplus energy, an electrolyzer installation will also be designed along with its corresponding storage. Lastly, the conversion of hydrogen into electricity for consumption during hours without sunlight will be studied, either through a fuel cell or a cogeneration engine. During periods of minimal consumption due to no water pumping, the implementation of a battery system will be considered to avoid the improper use of hydrogen equipment. Additionally, the utilization of oxygen obtained during the electrolysis process will be studied for its transformation into ozone and subsequent use in the ETAP itself. The utilization of residual heat from the electrolyzers or the possible cogeneration engine for processes such as sludge drying will also be assessed. The main objective of the study is the technical-economic analysis of the project, proposing various options for photovoltaic plants and the overall configuration of the other equipment in line with these options, and subsequently selecting the distribution that provides the best results using an Excel model

Royal Decree 56/2016 defines an energy audit as: ‘Any systematic procedure aimed at obtaining adequate knowledge of the existing energy consumption profile of a building or group of buildings, of an industrial or commercial installation or operation, or of a private or public service, as well as to determine and quantify the possibilities of energy savings at an efficient cost and report on it. In the case of transport, the energy audit shall relate only to transport linked to the activity of the undertaking' [3]. The objective of this work is to carry out the energy audit of a hotel located on the coast of Mallorca. It is a seasonal catering establishment, with a very defined consumption profile. Once the applicable regulations are known, a visit to the hotel complex will be made in which technical data on the facilities and variable data that may affect energy consumption will be collected. In addition, the bills corresponding to the primary energies of the establishment will be collected. With both data and bills, it has been possible to carry out a comprehensive energy study analyzing the sources of primary energy consumption and key indicators. In addition, this study has been concluded by calculating final consumption and showing an overall energy balance. Analyzed the hotel complex, different proposals for improvement have been developed with the aim of achieving both energy and economic savings. For these proposals, both investment costs and energy savings and payback time are shown. The project has been completed by carrying out an economic, environmental, social and gender equality study

The project Design of a ground-mounted photovoltaic solar plant focuses on the comprehensive electrical design of a photovoltaic solar plant in Inca, Mallorca. Its main objective is to provide an efficient and sustainable solution for electricity generation from renewable sources. However, it is important to note that certain additional studies and procedures are beyond the scope of the project and should be addressed by specialized entities. The specific location of the project is in Son Perelló, Inca, on two rustic plots with a total area of 26,325 m2. The terrain is mostly flat, with an exception in the northern zone of plot 2, near the Son Perelló Forest. The solar plant consists of 2,514 photovoltaic modules, each with a capacity of 580 Wp, resulting in a total peak power of 1,436.08 kWp. To maximize daily production, the modules are arranged in structures with east-to-west solar tracking guided by solar trackers. The estimated total energy production over a year is 2,623.9 MWh, with a specific yield of 1,810 kWh/kWp/year. This allows for a direct comparison of solar energy generation with other conventional sources. The economic analysis is carried out considering a Power Purchase Agreement (PPA) model, assuming the sale of energy to a third party at a pre-agreed price in the long term. A selling price of €75/MWh has been established based on updated PPA data. The total budget for the installation amounts to €1,002,615.14. The study results indicate that a post-tax internal rate of return (IRR) of 11.74% is expected over 15 years, while the expected annual return decreases to 8.72% over 25 years. In summary, the project aims to design an efficient and sustainable photovoltaic solar plant in Inca, Mallorca, with the goal of generating electricity from renewable sources. Technical, economic, and performance aspects are considered to ensure the project's viability throughout its lifespan

In 2021, the Congress of Deputies of Spain approved the Climate Change and Energy Transition Law, which established the mandatory installation of fast charging equipment for electric vehicles in some fuel supply stations, among other measures. In the context of this regulatory change, this work aims to design a fast-charging installation for electric vehicles in an existing service station and study its technical feasibility. To achieve this objective, the work follows a study path that covers the current regulatory framework, the history and operation of electric vehicles, the analysis of charging infrastructure, its characteristics and typologies, and design and connection methods. All of this is done to end with the design of an optimal solution from a technical point of view for the specific need raised. This document aims to be useful to anyone interested in the study of implementing electric vehicle charging infrastructure in existing facilities

This project is a pre-project of the basic engineering of the sizing of a small green hydrogen production pilot plant. The hydrogen will be used in the laboratories of the Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona using the surpluses of the photovoltaic power station of the Facultat de Matemàtiques i Estadística, that came into operation last December 2022. These surpluses are estimated from the consumption of the faculty, extracted from the tool “Sirena” of the UPC. The generation of the photovoltaic system will be determined by using the free tool PVGIS and introducing all the data obtained from the technical project of the public bidding for the plant construction. All the equipment is chosen after a complete understanding of the hydrogen value chain and contacting with different providers

This document is a study of the technical and economic feasibility of a photovoltaic installation in the annex of the municipal pavilion of Taradell, for collective self-consumption. In order to determine the technical feasibility, two photovoltaic installations of different power and characteristics are proposed. The first is a 79.6 kWp photovoltaic installation installed in a single panel orientation, however, the second proposal has an installed peak power of 99 kWp, and the modules are installed in two orientations. To determine the economic viability of the installation, four study scenarios are proposed, depending on the photovoltaic installation used and the buildings that form part of the collective selfconsumption. In the first two scenarios, the two photovoltaic installations are analysed, and the energy generated is distributed between the different municipal buildings, while the two remaining scenarios are analysed for each of the proposed facilities, the distribution of energy among the energy community created by the residents of the municipality. First of all, the photovoltaic installations are dimensioned in order to obtain the energy generated monthly and hourly. In parallel, the energy consumption of the different users is analysed, taking into account the monthly consumption data obtained from the electricity bills, and the hourly consumption. Next, the analysis of the distribution of electrical energy is carried out by means of two calculation methods, the first, by means of fixed annual distribution coefficients by the different users, and the second, by means of dynamic hour betas. Based on the results obtained, and taking into account the budget of the different facilities, the economic viability of each of the proposed scenarios is studied, for this purpose, the useful life of the facility is taken into account, the deterioration of photovoltaic panels and rising electricity prices. Finally, it is determined that the most profitable installation is the one with the lowest installed power, and distributing the electricity between the different municipal buildings, as domestic consumers have the highest consumption in the hours of lowest production of the installation. Photovoltaic generation, and therefore surpluses exceed self-consumption savings.