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Examinando por Autor "Colmenar Santos, Antonio"

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Adaptive model predictive control for electricity management in the household sector
(Elsevier, 2022-05) Muñoz Gómez, Antonio Miguel; Rosales Asensio, Enrique; Fernández Aznar, Gregorio; Galán Hernández, Noemi; Colmenar Santos, Antonio
This paper focuses on the optimisation of electricity consumption in residential buildings. To deal with the increase in electricity consumption, the intermittency of renewable energy generation and grid contingencies, a greater effort is required towards residential management optimisation. A novel adaptive model predictive control algorithm is proposed to achieve this objective. The challenges for this research included recognising and modelling the economic and technical constraints of the sources and appliances and addressing the uncertainties concerning the weather and user behaviour. Data-driven models are developed and trained to predict the user behaviour and buildings. Artificial neural networks and statistical models based on the weighted moving average are proposed to capture the patterns of deferrable and non-deferrable appliances, battery storage, electric vehicles, photovoltaic modules, buildings and grid connections. A dual optimisation method is devised to minimise the electricity bill and achieve thermal comfort. The proposed optimisation solver is a two-step optimisation method based on genetic algorithm and mixed integer linear programming. A comprehensive simulation study was carried out to reveal the effectiveness of the proposed method through a set of simulation scenarios. The results of the quantitative analysis undertaken as part of this study show the effectiveness of the proposed algorithm towards reducing electricity charges and improving grid elasticity.
Analysis on the electric vehicle with a hybrid storage system and the use of Superconducting magnetic energy storage (SMES)
(Elsevier, 2021-11) Molina Ibáñeza, Enrique Luis; Rosales Asensio, Enrique; Pérez Molina, Clara María; Colmenar Santos, Antonio; Mur Pérez, Francisco
Given the current load and power density limitations in electric vehicle (EV) storage systems, it is necessary to study hybrid and control systems in order to optimize their performance and present themselves as a real alternative to internal combustion engine (ICE) vehicles. This implies the development of legislation and specific regulations that enable the research and development of these storage and management systems for hybrid systems. The research presented here aims to analyze the implementation of the SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) energy storage system for the future of electric vehicles. To do this, the need for a hybrid storage system has been taken into account, with several regulatory options, such as the reduction of rates or the promotion of private investments, which allow the technological development of EVs. What is sought is to achieve the market share proposed by the different countries to reduce Greenhouse Gases (GHG), according to their objectives. This approach must be taken from the legislative and regulatory perspective, specific to EVs and charging points, of several countries or regions with different cultures, management models and implementation potential, such as the United States of America (USA), Europe and China. This analysis is associated with the economic study of costs that this storage system may involve in the implementation of EVs to replace ICE vehicles, resulting in possible economic benefits as well as the environmental benefits of the use of EVs. In this analysis, the current high cost of using a hybrid system of these characteristics can be observed with the comparison of three EVs, as well as current data on GHG emissions produced by transport. All this leads to a series of advantages and disadvantages that must be taken into account in order to achieve the objectives that countries have in the coming decades of EV diffusion.
Aplicabilidad del calor residual de centrales térmicas sitas en la UE–28 en redes de calefacción urbana
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales, 2016-06-14) Rosales Asensio, Enrique; Colmenar Santos, Antonio
Alrededor del 80% de la energía utilizada en viviendas tiene como fin último proporcionar calefacción y agua caliente, lo que significa que potencialmente existirían unos 15 000 PJ/año (4100 TWh) a ser satisfechos a través del calor residual de las centrales térmicas o de las industrias. Esta cantidad es inferior al calor residual emitido por las centrales térmicas sitas en la UE–28(19 608 PJ/año), el cual es en su mayoría enviado a torres de refrigeración y generalmente no utilizado para calefactar edificaciones ya que está a una temperatura demasiado baja (típicamente 30 ºC para grandes centrales térmicas) para poder ser empleado económicamente. En la actualidad la calefacción se consigue principalmente a través de combustibles fósiles, lo cual crea problemas económicos, medioambientales y de dependencia energética (nótese que el coste total de energía importada en el año 2013 en la UE–28 fue de 405,8 millardos de euros, no llegando la exportada a los 10 millardos de euros). El propósito de esta tesis es investigar la factibilidad de la utilización conjunta de redes de calefacción urbana y cogeneración en la UE– 28, proponer medidas para eliminar las barreras que lastran su implantación generalizada, formular políticas que permitan dicha implantación, y evaluar las repercusiones económicas, energéticas y medioambientales resultantes de la misma. Para ello, se ha llevado a cabo una evaluación preliminar sobre el coste probable y el impacto de adoptar una utilización generalizada de redes de calefacción urbana y cogeneración al estudiar tres ciudades con condiciones climáticas representativas de la UE–28. A partir de los resultados de dicha evaluación pudo estimarse que, para toda la UE–28 y llevando a cabo la máxima implementación económicamente factible se produciría un ahorro de 95 millardos de euros al año en combustibles y una disminución relativa a la energía primaria demandada de 6400 PJ, todo ello a través de una inversión anualizada de 315 millardos de euros. Esto representa alrededor del 15% del consumo de energía total final de la UE–28 para el año 2013 (46 214,5 PJ). Esta cantidad sería incluso mayor si en esta tesis se hubieran considerado, aparte de las plantas térmicas convencionales, las centrales nucleares existentes en la UE–28. Para conseguir su pleno desarrollo, las empresas que se encarguen de explotar aquellos esquemas que utilicen conjuntamente redes de calefacción urbana y cogeneración deberían disfrutar de unos poderes cuasi-gubernamentales, de tal manera que se reduzcan significativamente los riesgos del mercado y consecuentemente los costes de financiación. Es esencial que todas las evaluaciones económicas relativas a la utilización conjunta de redes de calefacción urbana y cogeneración se lleven a cabo a través de una tasa de descuento adecuada para proyectos infraestructurales (tasa de descuento “social”), la cual y para aquellos proyectos que estén localizados en Europa Occidental es, atendiendo a recomendaciones de la Comisión Europea, de un 3,5%.
Electric vehicle charging strategy to support renewable energy sources in Europe 2050 low-carbon scenario
(Elsevier, 2019-09-15) Muñoz Gómez, Antonio Miguel; Rosales Asensio, Enrique; Colmenar Santos, Antonio; López-Rey García-Rojas, África
The EU has undertaken a thorough reform of its energy model. Current EU 2050 climate commitment sets an 80–95% GHG reduction goal. To reach this goal, the EU must make continued progress towards a low-carbon society. Renewable energy sources and electric vehicle play an important role for a gradual transition. The power grid faces a challenging future due to intermittency and the non-dispatchable nature of wind and solar energy production, but flexibility needs can migrate from generation to load, with the expansion of demand-side resources and storage technologies. A novel grid technique is presented and evaluated in this paper for the optimal integrated operation of renewable resources and electric vehicle to increase penetration of renewable energy. It is proposed a distribute control system to manage a charge and discharge strategy to support mismatching between load and renewable generation thru V2G technology. Demand response, peak saving and ancillary services are introduced to keep a reliable power quality, stable frequency and flatten load profile.
Emplazamientos eólicos en la provincia de Chimborazo aplicando modelos matemáticos
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Control, 2015-12-17) Enríquez García, Lorenzo Alfredo; Colmenar Santos, Antonio
Para cualquier país es de vital importancia el proporcionar acceso al sistema de energía eléctrica a todos los elementos de la sociedad, pues esto permite llevar adelante las actividades industriales, comerciales y residenciales. Aún más es necesario que el servicio de electricidad sea garantizado en el tiempo a mediano y largo plazo. Un mecanismo adecuado, que ha sido demostrado en la práctica, es el reconocimiento a la capacidad de generación de una unidad conectada al sistema, este mecanismo es conocido en el Ecuador como “Pago de Potencia”. Sea el estado o los inversores que tomen la decisión de invertir en una tecnología de generación, es necesario considerar los intereses de los distintos actores a fin de alcanzar una eficiencia económica global. A partir de lo enunciado anteriormente, es razonable analizar este tema de tesis doctoral, que es un trabajo investigativo sobre la propuesta de los Emplazamientos Eólicos para la Provincia de Chimborazo - Ecuador, aplicando Modelos Matemáticos, que consta secuencialmente de: justificación técnica, social, económica, ambiental del proyecto y objetivación del mismo. Además tiene un sustento teórico que permite conocer sus ventajas y desventajas. Se ha desarrollado una metodología basada en escenarios Eólicos que posee la Provincia en estudio, de los cuales, obtendremos la información necesaria para ver cómo esta clase de Energía Renovable puede llegar a proporcionar Energía Eléctrica con un alto grado de acoplamiento con la demanda. Además, se recopiló información sobre la demanda y la Producción Energética durante siete años usando fuentes Energéticas renovables y no renovables propias de la Provincia, para de esta manera tener un panorama claro sobre la producción eléctrica que se debe obtener, para así cubrir con la demanda insatisfecha, la misma que será apoyada únicamente con Energía Eólica, permitiendo de esta manera un impacto medioambiental mucho más reducido. Esta información fue proporcionada por la Empresa Eléctrica Riobamba- Ecuador, que es la encargada de la distribución eléctrica de la Provincia de Chimborazo. Siempre que se quiera aprovechar la energía eólica para producir electricidad, se debe llevar a cabo un conjunto de actividades, lo que implica una planeación bien definida, iniciando con la detección de posibles sitios con potencial eólico aprovechable. Esta detección se logra con el uso del análisis de evidencias ecológicas y la percepción física de corrientes de aire en la zona o región. Esta tesis se desarrolló mediante un proyecto de investigación sobre un problema específico, que se refiere al uso de fuentes de energía eólica para producir energía eléctrica, en un lugar o zona del país, que se considera con recursos potencialmente aprovechables. También se llevó a cabo el análisis de datos de estaciones de monitoreo y determinación del potencial eólico en diversas zonas de la provincia de Ecuador, para luego determinar algunos lugares susceptibles de ser utilizados para la instalación de generación eólica y hacer un estudio de impacto de esta generación en la red eléctrica existente y cercana. El análisis tanto del potencial eólico, como del impacto de la generación se llevó cabo mediante el uso de software desarrollado por un grupo de investigadores de la ESPOCH. Luego, que se obtuvo la información técnica, se pudo evaluar el Potencial eólico disponible y la Potencia efectiva que posee cada zona de estudio, y de esta manera, se pudo seleccionar y ubicar los lugares, cuyo potencial eólico garantizara la construcción de parques aerogeneradores en la provincia de Chimborazo.
Estimación de potenciales ahorros energéticos y beneficios medioambientales para España derivados del uso de control de radiación ("cool roofs") en los tejados de viviendas
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Control, 2016-01-15) Diaz Vicente, María Ángeles; Castro Gil, Manuel Alonso; Colmenar Santos, Antonio
El control de radiación en los tejados mediante la variación del color de su superficie (técnica conocida internacionalmente como Cool Roof), es un método económico y simple para mejorar el nivel de confort en los edificios en climas templados y cálidos. Una implantación a gran escala de esta técnica puede contribuir a reducir la contaminación y a bajar la demanda de potencia pico, resultando en ahorros económicos tanto para las compañías energéticas como para los usuarios. Una implantación a gran escala en Andalucía puede ahorrar potencialmente 295.000 kWh anuales (un 2% del consumo de electricidad residencial), teniendo en cuenta sólo edificios residenciales con el tejado plano. Con los precios actuales, los usuarios podrían ahorrar 59 millones de euros al año en electricidad. La ausencia de producción de esta electricidad podría evitar la emisión de 136.000 toneladas de CO2 al año. Estas cifras se han calculado asumiendo que todas las viviendas tienen calefacción eléctrica (caso peor). Una vivienda con el tejado plano que sea de color oscuro en Cádiz con calefacción eléctrica, podría ahorrar un 19% (13% con un tejado rojo) de la demanda de energía termal pintando el tejado de blanco. Una casa en Huelva podría ahorrar entre el 10% y el 15% y una en Sevilla entre el 7% y el 10%. Si se considera el efecto de los forzamientos radiativos en la atmósfera, instalar cool roofs en todas las residencias con tejado plano podría evitar potencialmente la emisión de entre 9,44 y 12 megatoneladas de CO2. Expandiendo el estudio al resto de España, la instalación de tejados frescos resultaría en ahorros positivos en viviendas con calefacción de gas para todas las ciudades estudiadas salvo las tres provincias del noroeste: Oviedo, Lugo y La Coruña. Los ahorros máximos se obtienen en Gran Canaria (48% de reducción en el coste de la energía), Tenerife (48%), Cádiz (36%), Murcia (33%), Huelva (30%), Málaga (29%), Almería (29%) y Sevilla (28%), donde los ahorros son mayores o iguales de 2 €/m2 para edificios antiguos con tejados oscuros. Las principales ciudades españolas obtendrían ahorros positivos que irían de los 0,2 a 0,76 €/m2 en Madrid (del 7,4% al 11% de ahorro en coste de la energía), de 0,25 a 1,1 €/m2 en Barcelona (del 12% al 18% del coste) y de entre 0,36 y 1,4 €/m2 en Valencia (entre 14% y el 20% del coste), en estos casos considerando calefacción de gas. En la construcción de un nuevo tejado o en la reparación de un tejado, el coste marginal de aplicar una capa reflectiva es menor de 2 €/m2 para una pintura certificada de alta calidad. En general es rentable invertir en convertir un tejado a fresco en la gran mayoría de ciudades de España, con matices según la época de construcción del edificio y la zona en que se encuentre: 􀁸 Zona de muy alta rentabilidad (incluye Sevilla, Málaga, Murcia, Palma de Mallorca y las Palmas de G.C.): se recomienda enfocar los esfuerzos en edificios antiguos (construidos antes de 2008); aprovechar para fomentar el empleo en estas zonas con cursos de formación especializados, dado que aún contratando mano de obra la inversión en cool roofs es rentable para los ciudadanos; y cambiar la normativa para que sea siempre obligatorio utilizar materiales termorreflectantes en las reparaciones de tejados y en las nuevas edificaciones. 􀁸 Zona de alta rentabilidad (incluye Barcelona y Valencia): enfocar las actuaciones en edificios antiguos de tejados oscuros; lanzar programas de voluntarios para adaptar edificios antiguos con tejados de colores medios; y recomendar siempre el uso de materiales termorreflectantes en las reparaciones de tejados y en las nuevas edificaciones. 􀁸 Zona de rentabilidad media (incluye Madrid y Zaragoza):lanzar programas de voluntarios para adaptar tejados oscuros en edificios antiguos; y recomendar siempre el uso de materiales termorreflectantes en las reparaciones de tejados oscuros y en las nuevas edificaciones. 􀁸 Zona desaconsejada para el uso de cool roofs: (incluye Bilbao y las provincias del noroeste): estudiar caso por caso la adecuación de utilizar cool roofs con datos locales y valorar la utilización de otras opciones como los tejados verdes.
Evaluation of Supply–Demand Adaptation of Photovoltaic–Wind Hybrid Plants Integrated into an Urban Environment
(Wiley, 2019) López-Rey García-Rojas, África; Campinez Romero, Severo; Gil Ortego, Rosario; Colmenar Santos, Antonio
A massive integration of renewable energy sources is imperative to comply with the greenhouse emissions reduction targets fixed to achieve the limitation of global warming. Nevertheless, the present integration levels are still far from the targets. The main reason being the technical barriers arising from their non-manageable features. Photovoltaic and wind sources are the widest spread, as their maturity allows generation with a high-efficiency degree. A deep understanding of facilities’ performance and how they can match the energy demand is mandatory to reduce costs and extend the technical limits and facilitate their penetration. In this paper, we present a novel methodology to evaluate how photovoltaic–wind hybrid facilities, placed in an urban environment can give generation patterns which will be able to match the demand profiles better than facilities installed individually. This methodology has been applied to a broad number of locations spread over the whole planet. The results show that with high homogeneity in terms of site weather characteristics, the hybrid facilities improve the matching up to 15% over photovoltaic plants and up to 35% over wind.
Heat recovery in sanitary-ware industry applied to water and energy saving by multi-effect distillation
(Elsevier, 2018-12-28) Cuviella-Suárez, Carlos ; Colmenar Santos, Antonio; Borge-Diez, David; López-Rey García-Rojas, África
Sanitary-ware industry, as a sub-sector in the ceramic industry, is a great consumer of energy and water, although there are some opportunities to reduce the global consumption, especially for factories based on resin molds technology. This research aims to show the way to reduce drastically water consumption by recovering waste heat into a multi-effect distillation system to re-use most of the flushing water. This solution improves both, the environmental and economic performance of this industry. The proposed configuration is a multi-effect distillation (MED) adapted to run with recovered heat from the kiln exhausting. The efficiency of the system is improved by recovering the heat of the gas mixture leaving the first effect in the pre-heater of the feeding water. The research lays on the computerized simulation of the coupled systems run under different parameters. Mathematical and thermodynamic models have been developed to simulate the behavior of the system. The obtained results show the optimal configuration depending on the thermal variables which could achieve up to almost 92% of the needed water against conventional technology. The system can be applicable to new or existing factories based on resin molds technology and this research may contribute to reduce consumption of resources and thus, the environmental impact.
Influencia del marco regulatorio en la implantación de la generación distribuida (Resumen)
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales, 2016) López-Rey García-Rojas, África; Castro Gil, Manuel Alonso; Colmenar Santos, Antonio
Laboratorio remoto de eficiencia energética integrado en redes de generación distribuida
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Control, 2012-12-11) Borge-Diez, David; Colmenar Santos, Antonio
Legislative and economic aspects for the inclusion of energy reserve by a superconducting magnetic energy storage: Application to the case of the Spanish electrical system
(Elsevier, 2018-02) Molina Ibáñez, Enrique Luis; Rosales Asensio, Enrique; Blanes Peiró, Jorge Juan; Colmenar Santos, Antonio
With the encouragement from renewable energies, elements of the electrical system are magnified which make possible a suitable connection to the electrical network. Among others, energy storage systems (ESSs) are emphasized because of their impact. This article discusses two essential aspects to take into account for an ESS, that is the regulatory framework and the economic aspect. In particular, it focuses on superconducting magnetic energy storage (SMES) in the Spanish electrical system. An analysis is performed on the legislation and regulations that apply to energy storage systems, which may affect in a direct or indirect manner its inclusion. This is accompanied by an analysis of the legislation in different countries to assess the situation in Spain in this regard, by comparison. Another point to take into consideration, which is crucial for the correct development and inclusion of this type of elements, is the economic viability- showing the costs of manufacturing and maintenance of these systems. Although it is necessary to keep investigating to lower the costs, economic benefits are appreciated, among other things, owing to the increase of the reliability of the electrical network. This increase of the reliability is resultant from a decrease of the cuts of service and the improvement of the quality of the energy.
Líneas de investigación del DIEEC de la UNED en Enseñanza a Distancia
(2001-06-01) Peire Arroba, Juan; Rivilla, I.; Castro Gil, Manuel Alonso; Colmenar Santos, Antonio; Carpio Ibáñez, José
Marco de referencia para la implementación de tecnología de redes inteligentes y mapa de inversión. Caso práctico: Empresa de Alumbrado de Ceuta
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Control, 2015-12-10) Palacio Rodríguez, Carlos de; Colmenar Santos, Antonio
La evolución de los sistemas eléctricos hacia redes inteligentes, llamadas “Smart Grids”, se está produciendo actualmente de forma gradual. Además, será un proceso de mejora constante en el futuro, mediante la incorporación progresiva de tecnologías de la información y de las comunicaciones, junto con tecnologías electrotécnicas, tanto actuales como nuevas. Esta evolución es una necesidad para poder cumplir los objetivos medioambientales, de eficiencia energética, uso de energías renovables o electrificación del transporte, y los objetivos sociales, como el mayor acceso a la electricidad o la democratización de la generación eléctrica, entre otros. Por otro lado, supone una oportunidad desde el punto de vista económico y de negocio, para los actores que participan en el sistema eléctrico. Estos pueden mejorar su servicio y sus beneficios mediante el uso de las tecnologías de redes inteligentes más apropiadas. Esta necesidad de desarrollar las redes inteligentes y la oportunidad de beneficios que brindan requiere de inversiones importantes y presenta dificultades para su implementación. Estas inversiones están dificultadas por la incertidumbre, la complejidad, la multiplicidad de las tecnologías, de las aplicaciones disponibles y porque afectan a muchos actores. La motivación de esta tesis es aportar al estado del arte dentro de la tecnología de redes inteligentes, en el ámbito de la toma de decisiones de implementación. El objetivo de la investigación es facilitar la selección de tecnologías y aplicaciones. Se propone en esta tesis doctoral una nueva metodología y un marco de referencia como herramienta para la toma de decisiones en el entorno de las redes inteligentes.Los trabajos que se realizan como parte de la tesis han consistido en la investigación y el desarrollo, a partir de resultados en análisis coste-beneficio y modelos de madurez de redes inteligentes previos, de una nueva metodología. El resultado principal que se ha obtenido es el marco de referencia para la implementación de tecnología de redes inteligentes y mapa de inversión. Esta herramienta se ha validado con su aplicación en un caso práctico, para la Empresa de Alumbrado Eléctrico de Ceuta S.A. y se ha demostrado su utilidad, presentado en un congreso internacional. Como parte de este marco de referencia, dos metodologías novedosas fueron desarrolladas y publicadas en revistas de impacto. Una de ellas, para el desarrollo de la infraestructura de movilidad eléctrica interurbana y la otra para la evaluación de configuraciones óptimas de microrredes.
Novel design and development of advanced remote electronics experiments
(Wiley, 2014-05-14) Tawfik, Mohamed; Monteso Fernández, Santiago; García Loro, Félix; Sancristobal, Elio; Ruiz Larrocha, Elena; Díaz Orueta, Gabriel; Colmenar Santos, Antonio; Peire, Juan; Castro Gil, Manuel Alonso
This article reports on the design and development of a new set of remotely controlled electronics experiments oriented to postgraduates and apprentices. Industrial-related issues are emphasized to allow understanding of the behavior of electronics components. The experiments are fully delivered online with a high level of flexibility. Remote retrieved results are provided.
Optimización de los consumos de agua y energía en la industria cerámica sanitaria y la reducción de emisiones de CO2
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales, 2021) Cuviella-Suárez, Carlos; Colmenar Santos, Antonio; Borge-Diez, David
Optimized design method for storage systems in photovoltaic plants with delivery limitation
(Elsevier, 2019-03-01) Colmenar Santos, Antonio; Mario Monteagudo Mencucci; Enrique Rosales-Asensio; Miguel de Simón Martín; Pérez Molina, Clara María
It results widely common for distribution network operators to impose restrictions on delivered solar photovoltaic generated power when the power plant rated power is greater than the maximum allowed due to the distribution network capacity. Thus, a feasible solution to maximize the performance of the solar power plant is the integration of battery energy storage systems. Although this configuration has been extensively studied in the existing literature, an optimal design method to determine the proper size and operation of the energy storage system needs to be developed. In this paper, a novel method to help power plants designers to determine the optimal battery energy storage capacity to integrate into any solar photovoltaic power plant is provided. The proposed algorithm minimizes the potential power curtailment and optimizes the utilization rate of the batteries storage system. The algorithm can be applied to any grid connected solar photovoltaic power plant under delivery power restrictions, regardless of power capacity and location. The algorithm has been implemented to a simulated power plant with delivery limitations based in a real case, and results with the optimal battery capacity show that the system would be able to recover up to the 83% of the curtailed energy and a yearly average capacity utilization of 56%. Moreover, the BESS operation has been validated with a scaled model run in Simulink and laboratory measurements, achieving 98% of curtailed energy recovery rate and a 57% of average capacity utilization.
Pico turbines, the solution to self-supply energy to the water supply network. A case study in Las Palmas de Gran Canaria
(Elsevier, 2021-08-15) Borge-Diez, David; Godoy Deniz, Juan Manuel; López-Rey García-Rojas, África; Colmenar Santos, Antonio
This paper describes the integration of the pico turbines in the drinking water network of the city of Las Palmas de Gran Canaria (Spain). World's drinking water supply companies need updates his infrastructure and technology to turn existing networks into smart water networks, to preserve people's health by ensuring the potability of water for human consumption. The essential parameters for water quality (such as chlorine level, pH, turbidity and others) can be easily measured using sensors inserted in the pipes and in the storage and distribution tanks. Access to this information in real time and immediate action is essential to ensure the health of the people who access this vital element. It is therefore essential to increase the number of sensors and the analysis of the data they provide in order to detect anomalies, correct them and anticipate their consequences. Some of the objectives are the correct measurement of meters to detect leaks and anomalous consumption, saving water and energy, avoiding water and air pollution, achieving efficient supply to the consumer and achieving profitable, efficient and environmentally sustainable urban hydraulic systems. All systems require power, the pico turbines inserted in the network can supply power without affecting the normal operation of the network. Pico turbines are highly efficient, low cost and easy to install systems, but they are not widely used. The case exposed in this city could be replicated in many urban systems, it is novel that there is no literature of massive applications, existing a wide capacity of implantation and development of this technology. When it seems that the locations for the installation of hydroelectric plants have been exhausted, it is time to commit to the development of this mature technology on the micro-scale of the infrastructures already created, the novelty is to continue discovering those places where there is untapped energy potential. There is capacity to grow in very small hydroelectric systems with immediate profitability. The researchers in this article describe the first phase of an investigation that has gone hand in hand with its validation and actual exploitation. The aim is for managers not to forget this technology, which has a very wide growth field to satisfy the small demand for distributed energy in water networks of all types. The authors hope that the results of the research carried out will motivate other technicians to apply the energy potential of their water networks for the self-sufficiency of their control, remote control, chemical dosage and water analysis systems. The applications they carry out will be immediately profitable.
Potencialidad de la energía geotérmica en España: hibridación y aplicación en la industria
(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales, 2021) Palomo Torrejón, Elisabet; Colmenar Santos, Antonio; Rosales Asensio, Enrique
Reduction of water and energy consumption in the sanitary ware industry by an absorption machine operated with recovered heat
(Elsevier, 2021-01-25) Cuviella-Suárez, Carlos; Colmenar Santos, Antonio; Borge-Diez, David; López-Rey García-Rojas, África
Water scarcity is a real problem that affects directly over one third of the world population, and greenhouse gases only worsen the situation. Due to this, action must be taken against the over exploitation of resources. Water accounting and saving should be mandatory for a proper sustainable industry. In this regard, the sanitary ware industrial sector, as an intensive consumer of water, should make a social commitment to contribute to stopping water overuse. Sanitary ware manufacturing delivers an amount of water equivalent to the half of the total production weight via evaporation. The aim of this research was to find a green process to reuse the evaporated water and thereby reduce the overall water consumption level as well as promote a cleaner technology with low environmental impact. The key point in supporting sustainability restriction is to match water condensation with heat recovery to avoid any energy surplus. The thermal energy recovered from kiln exhaust gets transferred into a cold flow, which condenses the evaporated water by an absorption cycle. Computational modeling was used to thermodynamically analyze and optimize the performance of this novel technology. The proposed model was applied to the most extended technologies to reduce natural gas usage by 25% and total water usage by 16%. Besides, the surplus of condensed water from combustion and from air moisture has been quantified to be added to savings. The present research provides a practical tool for the sector to use in designing more efficient, green manufacturing plants while supporting a more sustainable business model. It demonstrates and quantifies the potential of water saving in the sanitary ware industry, which had never before been tackled.
Simulation of modeling of multi-megawatt photovoltaic plants with high voltage direct current grid integration
(Elsevier, 2018-05-15) Guinduláin Argandoña, Tomás; Rosales Asensio, Enrique; Molina Ibáñez, Enrique Luis; Blanes Peiró, Jorge Juan; Colmenar Santos, Antonio
This paper develops an integrated model of multi megawatt PV plant with HVDC (High Voltage Direct Current) or HVAC (High Voltage Alternating Current) network, using the specific software of power electronics PSIM. This model has been developed by functional blocks, including the photovoltaic field itself, the pertinent conversion units for the integration of each network as well as the network type for production. The models allow to obtain transmissions loss for any combination of the three variables on which they depend; network length (km), temperature (°C) and irradiance (W/m2). To verify the validity of the model and demonstrate the distribution advantages of HVDC -even for relatively low-photovoltaic power plants in comparison to the common applications currently used in HVDC networks-, a case study has been used which has led to the conclusion that the use of HVDC networks may be convenient for this type of power generation plants.

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