Orientador: Arnaldo Cesar da Silva Walter / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T02:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chan_WaiNam_D.pdf: 5639561 bytes, checksum: 8279f99a0c7e8cb37a6663e0035244bd (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Atualmente o setor de refino de petróleo é responsável por cerca de 5% do total das emissões de CO2 relacionadas ao uso de energia no Brasil. O objetivo principal desta tese é avaliar as opções de mitigação de CO2 e seus respectivos custos para a REPLAN, que é a maior refinaria nacional. A revisão bibliográfica, a obtenção de informações adicionais na refinaria e a análise crítica das informações obtidas possibilitaram realizar uma prospecção de tecnologias de mitigação de emissões de CO2 para a indústria de refino. Através da utilização do conceito de Custo Marginal de Abatimento foi possível realizar a análise econômica das opções de mitigação de CO2 existentes na REPLAN. Os resultados mostram que melhorias de eficiência energética e substituição de combustível representam as estratégias mais promissoras para a redução das emissões de CO2 no curto prazo. Os custos de abatimento estimados são negativos (média de -130 US$/t CO2), o que significa que as medidas já são atrativas e poderiam ser implementadas imediatamente. Entretanto, o potencial global de redução é relativamente baixo (0,23 milhão de t CO2/ano, ou 6% do total das emissões). É mostrado ainda que a técnica de captura e armazenamento de carbono (CCS) oferece potencial para reduções mais significativas de emissões no longo prazo (até 1,62 milhão de t CO2/ano, ou 43% do total das emissões), mas os custos são bem maiores e, no cenário considerado, se situam na faixa de 64-162 US$/t de CO2, dependendo da fonte de emissão de CO2 (regeneradores de unidades de craqueamento catalítico ou unidades de geração de hidrogênio) e da tecnologia considerada para a captura de CO2 (oxi-combustão ou pós-combustão). Nesta tese é mostrado que as oportunidades remanescentes de melhoria de eficiência energética são limitadas na REPLAN. Dessa forma, CCS seria tecnicamente viável para reduzir as emissões de CO2, mas há uma série de questões políticas, legais, financeiras e técnicas que precisam ser superadas. Em caso de um cenário de restrição de emissões de gases de efeito estufa no Brasil, uma opção é considerar uma estratégia de mitigação de CO2 em duas etapas. A implementação de CCS poderia ser adiada para um período após 2020 até que a tecnologia se torne economicamente viável. Finalmente, o estudo de caso da REPLAN pode ser considerado como um plano de ação replicável para outras refinarias brasileiras / Abstract: Currently the oil refining sector is responsible for approximately 5% of Brazilian energy related CO2 emissions. The main objective of this thesis is to evaluate the CO2 mitigation options and their costs to REPLAN, which is the largest national refinery. The literature review, the achievement of additional information at the refinery and the critical analysis of information enabled to conduct a survey of CO2 emissions mitigation technologies for the refining industry. By using the concept of Marginal Abatement Cost it was possible to conduct an economic analysis of existing CO2 mitigation options at REPLAN. The results show that energy efficiency improvements and fuel substitution represent the most promising strategies for reducing CO2 emissions in the short term. The estimated abatement costs are negative (on average, about -130 US$/t CO2), meaning that the measures are already cost-effective and could be implemented immediately. However, the overall abatement potential is relatively low (0.23 million t CO2/year, or 6% of the total emissions). It is further shown that the technique of carbon capture and storage (CCS) offers the potential for more significant emission reductions in the long term (up to 1.62 million t CO2/year, or 43% of the total emissions), but costs are much higher and, in the considered scenario, are in the range of US$ 65-164/t CO2, depending on the CO2 emission source (regenerators of catalytic cracking units or hydrogen production units) and the CO2 capture technology considered (oxyfuel combustion or post-combustion). In this thesis it is shown that remaining opportunities of energy efficiency improvement are limited at REPLAN. Thus, CCS would be technically feasible to reduce CO2 emissions, but there are a number of political, legal, financial and technical issues that must be overcome. In case of a scenario with restriction of greenhouse gas emissions in Brazil, one option is to consider a two-step CO2 mitigation strategy. CCS implementation could be postponed for a period after 2020 until the technology becomes economically viable. Finally, the case study of REPLAN can be considered as a replicable action plan to other Brazilian refineries / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Sergio Valdir Bajay / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T11:43:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_EversonOdilson_M.pdf: 9230860 bytes, checksum: b4a82810b09398fe97a0d08e02576103 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A energia, seja ela elétrica ou térmica, é um insumo fundamental para qualquer setor da economia. Nas empresas industriais energo-intensivas, em especial, a participação desse insumo nos custos de produção é extremamente significativa e cada vez mais se busca seu uso racional, sem que o processo produtivo seja prejudicado. No Brasil, o setor industrial representa 34% do consumo final de energia elétrica e térmica; deste modo, ações que visam redução do seu consumo energético específico devem ser sempre estimuladas. O Brasil desperdiça todo ano cerca de 10% do total de energia elétrica consumida no país, volume superior ao consumido, por exemplo, pela população total do estado do Rio de Janeiro. Algumas medidas estão sendo adotadas pelo governo a fim de minimizar os desperdícios de energia, através de programas como o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel) e os Programas de Eficiência Energética das empresas distribuidoras de energia elétrica, regulados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), dentre outros. Este trabalho tem como objetivo analisar a atual sistemática de gestão de energia da maior empresa do segmento petroquímico no Brasil, a Braskem, e elaborar uma proposta para o seu aprimoramento, visando à certificação pela ISO 50001 ¿ Sistema de Gestão da Energia. Para o desenvolvimento do trabalho foi realizada uma análise retrospectiva de como o tema eficiência energética tem sido abordado nos últimos anos na Braskem, até a implantação da atual sistema de gestão de energia, na qual o autor desta dissertação participou, e os ganhos de eficiência energética que este sistema tem propiciado. Também foi realizada consulta entre algumas grandes empresas industriais no país e no exterior, com o intuito de verificar boas práticas de gestão energética que estão sendo desenvolvidas e o que poderiam ser aplicados na Braskem. Nota-se que, apesar dos grandes benefícios que os ganhos de eficiência energética podem propiciar aos consumidores de energia e à sociedade, há ainda muitas barreiras que tem limitado sua aplicação; porém, assim como na Braskem, as grandes empresas energo-intensivas estão cada vez mais buscando formas de reduzir seu consumo específico de energia, aumentando, assim, sua competitividade no mercado / Abstract: Energy, be it electrical or thermal energy, is a fundamental resource in every sector of the economy. In energy-intensive industrial companies, in particular, energy plays an important role in terms of production costs, since this resource impacts significantly the company's bottom-line. Because of that, companies tend to intensely focus on the sustainable use of such a resource without impacting the production process. Since industry accounts for 34% of the final energy consumption in Brazil, actions to reduce its specific consumption should be stimulated. Yearly, 10% of the total electricity consumption in the country is wasted, whose volume is higher than the electricity consumed in the State of Rio de Janeiro. Some measures are being implemented by the government seeking to minimize energy losses, through programs such as the National Electricity Conservation Program (Procel) and the electricity distribution utilities¿ energy efficiency programs, regulated by the National Agency for Electric Energy (ANEEL). This thesis aims at assessing the current energy management system in the largest petrochemical company in Brazil, Braskem, and proposing its upgrade to obtain the ISO 50001 certification on Management of Energy Systems. A retrospective analysis is carried out to show how the energy efficiency issue has been approached at Braskem in the last years, culminating with the adoption of the current energy management system, in which the author of this thesis participated, and the energy efficiency gains this system has provided for. Some large industrial companies in Brazil and abroad were also contacted, in the search for good energy management practices that could be customized for application at Braskem. It can be observed that, even though energy efficiency gains bring large benefits to energy customers and to society, many barriers are still limiting their application. However, such as Braskem, many large energy-intensive companies are seeking to reduce their specific energy consumption, increasing, in this way, their competitive advantage in the market place / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-26T18:26:31Z No. of bitstreams: 1 amandaschelgshornpereira.pdf: 8164581 bytes, checksum: bff8551485b4df0fe3e5788333e7a8b4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-27T11:07:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amandaschelgshornpereira.pdf: 8164581 bytes, checksum: bff8551485b4df0fe3e5788333e7a8b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-27T11:07:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amandaschelgshornpereira.pdf: 8164581 bytes, checksum: bff8551485b4df0fe3e5788333e7a8b4 (MD5) Previous issue date: 2014-07-07 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Devido à redução dos custos de produção no mercado internacional e pelo incentivo ao uso racional dos recursos energéticos, as tecnologias fotovoltaicas apresentam inúmeras possibilidades e boas oportunidades de inovação. Neste sentido, este trabalho é baseado em pesquisa experimental, tendo por objetivo o projeto de um brise-soleil com a utilização de placas fotovoltaicas. Nesta proposição, busca-se aumentar a eficiência energética do módulo fotovoltaico ao se inserir aletas para dissipação de calor. Isto favorece ao resfriamento da superfície posterior do módulo melhorando seu desempenho energético. Para isto, foi realizada revisão detalhada da literatura; identificação das tecnologias utilizadas atualmente; e utilização de software específico para projeto de produto: prototipagem virtual. O processo de projeto foi orientado por metodologia específica da área de desenvolvimento de produtos. Os conceitos elaborados foram validados e ranqueados através do matriz de decisão e por meio de simulação virtual em modelador tridimensional com capacidade de análise de protótipos virtuais. O componente para dissipação de calor foi experimentado em laboratório com auxílio de câmera termográfica, para o registro de variações de temperatura. O brise-soleil fotovoltaico foi projetado em conformidade com o módulo fotovoltaico de modelo SX 120 U da empresa BP Solar. Posteriormente, o projeto foi aplicado em estudo no prédio da Justiça Federal no município de Juiz de Fora (MG). Este estudo foi norteado pelo método prescritivo RTQ-C (2010) – (Requisitos Técnicos da Qualidade para Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviço e Públicos), onde foi realizada a avaliação da eficiência energética da edificação em sua situação atual, e na situação hipotética, após a experimentação virtual do brise-soleil fotovoltaico na fachada norte. Por fim, destaca-se a colaboração do trabalho para a proposição de soluções que combinam conforto ambiental e eficiência energética em edificações. / Due to the reduction of production costs in the international market and the rational use of energy resources, photovoltaic technologies present many possibilities and good opportunities for innovation. In this sense, this work is based on experimental research, aiming to design a brise-soleil with the use of photovoltaics. In this proposal, we seek to increase the energy efficiency of PV modules by inserting fins for heat dissipation. This favors the cooling of the rear surface of the module improving their energy performance. For this, detailed literature review was conducted; and use of specific software to product design; and virtual prototyping. The design process was driven by a specific methodology in the area of product development. Developed concepts were validated and unranked through the specific decision matrix and through three-dimensional virtual simulation modeler. The component for heat dissipation was tested in the laboratory with the aid of thermographic camera to record temperature changes. Importantly, the brise-soleil PV was designed in accordance with the PV module SX 120 U model company BP Solar. Subsequently, the project was applied to study at the Federal Court building in the city of Juiz de Fora (MG). This study was guided by prescriptive RTQ - C (2010) method, where the rating of the energy efficiency of the building in its current state was performed, and in the hypothetical situation, after the virtual trial brise-soleil PV on the north facade. Finally, there is the collaborative work in proposing solutions that combine environmental comfort and energy efficiency in buildings.

Grandes fachadas envidraçadas têm se tornado comuns em edifícios de escritórios, desconsiderando elementos importantes como as janelas na redução do seu consumo energético, por meio da obtenção da iluminação e ventilação naturais. Dessa forma, o objetivo principal desta pesquisa é avaliar o potencial de economia de energia em edifícios de escritórios por meio da utilização de estratégias de ventilação híbrida, em duas regiões climáticas brasileiras distintas. O método consiste em medições com sensores para aferir dados de temperatura e umidade no momento em que são acionados os condicionadores de ar, a fim de obter a temperatura de setpoint. Tal resultado foi utilizado em simulações computacionais do desempenho térmico e da iluminação natural através dos programas EnergyPlus e Daysim respectivamente. Foi analisado um modelo de edifício de escritórios, com um sistema de iluminação eficiente (dimerizável) em que foram inseridas estratégias de ventilação híbrida, a fim de se obter a influência na economia de energia devido à redução do uso do condicionamento artificial de ar (nos períodos em que isso foi possível). Os resultados apresentaram uma redução no consumo do ar condicionado em torno dos 30%, enquanto que o impacto da ventilação híbrida no consumo de energia total do edifício apresentou-se na faixa dos 12%. Todavia, com a utilização de tais estratégias alcançou-se uma redução de até 84% do desconforto térmico nos ambientes. Como conclusão do trabalho tem-se que, utilizando-se um sistema de iluminação natural eficiente, o impacto da ventilação híbrida no potencial de economia de energia, dependendo do caso, pode não ser tão expressivo, ao passo que a redução no nível de desconforto térmico é bastante significativa. / Large glazed facades have become common in office buildings and important elements, like windows to obtain natural lighting and ventilation to reduce their energy consumption have been ignored. This dissertation evaluates the potential of energy savings in office buildings through the use of hybrid ventilation strategies in two different Brazilian climatic regions. The method consists in measuring sensors for collecting humidity and temperature data at the time air conditioners are started so as to obtain the setpoint temperature. The results were used in computer simulations of both thermal performance and daylighting through EnergyPlus and Daysim software, respectively. A model of the office building, with efficient lighting (dimmable), was analyzed. Hybrid ventilation strategies were adopted for verifying the influence on energy savings due to a reduced use of artificial air conditioning (in periods in which it was possible). The results show a 30% reduction in the consumption of air conditioning and a 12% impact of hybrid ventilation on the total energy consumption of the building. However, such strategies caused an 84% reduction in the thermal discomfort in the environment. According to the results, the impact of hybrid ventilation on the potential energy savings by the use of efficient daylighting, in some cases, may not be so significant, whereas the reduction in the level of thermal discomfort is quite significant.

[EN] The electric power industry is being shaken by a new idea that is taking shape: smart grids. Three aspects are considered keys to reach smart grids: a) The structure of the network must meet the smart grid concept, i.e. it must be resistant to failures, e.g. causing the automatic separation of any broken element without affecting the operation of the other components; it must be flexible to allow the connection or disconnection of loads and distributed generators, it must maintain efficient operation under various load conditions, and so on. b) The network should open the possibilities of participation of large and small generators as well as users, enabling new business opportunities and active participation, so that "intelligent" generation or consumption may benefit. c) All participants must have easy access to the information needed to choose the best operating strategy in each case. In regard to the first condition (a) there are significant challenges to solve: network automation, optimal design, development of new protection and control equipment, etc. It will be necessary to develop equipment adapted to new problems and new needs that will be generated in these networks. Those items of equipment should be standardised, it will be necessary to define tests to take into account issues that currently are not usually needed, such as the presence of disturbances in voltage, or others. In this sense, marginally though, the research team in which the author works has collaborated with a laboratory for electrical testing, the Flex Power Grid Lab Research Infrastructure DNV KEMA in the Netherlands, in the definition and implementation of some tests, as described in Chapter 3. Smart grids. In the second aspect (b), deep social changes are needed and, above all, regulation changes are crucial. In any case, the first step is to know how the consumption of loads is, how can demand be modified, how can small generation (mainly renewable) and energy storage influence generation, and so on. Having accurate models that provide this information is a key factor for network agents to establish their best strategies. This dissertation discusses many aspects of energy demand and the problem of controlling several resources and agents in the system operation is addressed and Chapter 3. Smart grids shows the management and control software (in which the author has collaborated during the design and development stages) of a small smart grid that exists in LabDER laboratory at UPV, where various resources are integrated according to the needs of demand, energy prices, and so on. In the third condition (c) there are also major challenges to be solved, such as mass information management and the increasing volume of data traffic that it can involve. This dissertation proposes several algorithms to facilitate treatment of the available data to optimise the management of the resources in a smart grid or to make decisions about the participation in demand response programs, as shown in Chapter 8. Energy Management Systems for Smart Customers. / [ES] La industria eléctrica de potencia está siendo sacudida por una idea que va tomando forma: las smart grids. Tres aspectos pueden considerarse claves para llegar a las smart grids: a) La estructura de la red debe responder al concepto de red inteligente, es decir, ser resistente a fallos, por ejemplo provocando la separación automática de cualquier elemento averiado sin afectar al funcionamiento del resto de la red; ser flexible para permitir la conexión o desconexión de cargas y generadores distribuidos, mantener un funcionamiento eficiente bajo diversos estados de carga, etc. b) La red debe abrir las posibilidades de participación de grandes y pequeños generadores así como de los usuarios, permitiendo nuevas posibilidades de negocio y de participación activa, de manera que la generación o el consumo "inteligentes" se vean beneficiados. c) Todos los participantes deben tener acceso fácil a la información necesaria para poder elegir la mejor estrategia de funcionamiento en cada caso. En lo que respecta a la primera condición (a) hay importantes retos por resolver: automatización de la red, diseño óptimo, desarrollo de nuevas protecciones y equipos de control, etc. Será necesario desarrollar equipos adaptados a los nuevos problemas y nuevas necesidades que se generarán en estas redes. Esos equipos deberán ser normalizados, para lo cual será necesario definir ensayos que tengan en cuenta aspectos que actualmente no suelen ser necesarios, como la presencia de perturbaciones en la tensión, u otros. En este sentido, aunque de forma marginal, se ha colaborado con un laboratorio para ensayos eléctricos, la Flex Power Grid Lab Research Infrastructure del DNV KEMA en los Países Bajos, en la definición y realización de algunos ensayos, como se indica en el Capítulo 3. Smart grids. En el aspecto segundo (b), son necesarios profundos cambios sociales y, sobre todo, legislativos. En cualquier caso, el primer paso consiste en saber cómo es el consumo de los receptores, de qué manera puede variarse la demanda, qué influencia puede tener la pequeña generación (renovable principalmente) y el almacenamiento de energía, etc. Disponer de modelos precisos que proporcionen esta información es clave para que los actores de la red puedan establecer sus mejores estrategias. En la tesis se analizan muchos aspectos relacionados con la demanda de energía y se aborda el problema del control de la participación de diversos recursos y diversos agentes en el funcionamiento del sistema y en el Capítulo 3. Smart grids se muestra el software de gestión y control (en cuyo diseño y desarrollo se ha colaborado) de una pequeña smart grid que existe en el laboratorio LabDER de la UPV, donde se integran diversos recursos en función de las necesidades de la demanda, los precios de la energía, etc. En la tercera condición (c) hay, también, grandes retos por resolver, como la gestión masiva de información y el incremento en el volumen de tránsito de datos que puede representar. En la tesis se proponen diferentes algoritmos para facilitar el tratamiento de los datos disponibles a la hora de optimizar la gestión de los recursos de una smart grid o tomar decisiones de cara a participar en programas de respuesta de la demanda, tal como puede verse en el Capítulo 8. Sistemas de Gestión Energética para Smart Customers. / [CAT] La indústria elèctrica de potència està sent sacsada per una idea que va prenent forma: les smart grids. Tres aspectes poden considerar-se claus per a arribar a les smart grids: a) L'estructura de la xarxa ha de respondre al concepte de xarxa intel·ligent, és a dir, ser resistent a fallades, per exemple amb la separació automàtica de qualsevol element avariat sense afectar el funcionament de la resta de la xarxa; ser flexible per a permetre la connexió o desconnexió de càrregues i generadors distribuïts; mantindre un funcionament eficient davall diversos estats de càrrega, etc. b) La xarxa ha d'obrir les possibilitats de participació de grans i xicotets generadors així com dels usuaris. Així, ha de permetre noves possibilitats de negoci i de participació activa, de manera que la generació o el consum "intel·ligents" es vegen beneficiats. c) Tots els participants han de tindre accés fàcil a la informació necessària per a poder triar la millor estratègia de funcionament en cada cas. Pel que fa a la primera condició (a) hi ha importants reptes per resoldre: automatització de la xarxa, disseny òptim, desenrotllament de noves proteccions i equips de control, etc. Serà necessari desenrotllar equips adaptats als nous problemes i noves necessitats que es generaran en aquestes xarxes. Aqueixos equips hauran de ser normalitzats, per a la qual cosa serà necessari definir assajos que tinguen en compte aspectes que actualment no solen ser necessaris, com la presència de pertorbacions en la tensió, o altres. En aquest sentit, encara que de forma marginal, s'ha col·laborat amb un laboratori per a assajos elèctrics, la Flex Power Grid Lab Research Infrastructure del DNV KEMA en els Països Baixos, en la definició i realització d'alguns assajos, com s'indica en el Capítol 3. Smart grids. En l'aspecte segon (b), són necessaris profunds canvis socials i, sobretot, legislatius. En qualsevol cas, el primer pas consisteix a saber com és el consum dels receptors, de quina manera pot variar-se la demanda, quina influència pot tindre la xicoteta generació (renovable principalment) i l'emmagatzemament d'energia, etc. Disposar de models precisos que proporcionen aquesta informació és clau perquè els actors de la xarxa puguen establir les seues millors estratègies. En la tesi s'analitzen molts aspectes relacionats amb la demanda d'energia i s'aborda el problema del control de la participació de diversos recursos i diversos agents en el funcionament del sistema i en el Capítol 3. Smart grids es mostra el programari de gestió i control (en el disseny i desenrotllament del qual s'ha col·laborat) d'una xicoteta smart grid que existeix en el laboratori LabDER de la UPV, on s'integren diversos recursos en funció de les necessitats de la demanda, els preus de l'energia, etc. En la tercera condició (c) hi ha, també, grans reptes per resoldre, com ara la gestió massiva d'informació i l'increment en el volum de trànsit de dades que pot representar. En la tesi es proposen diferents algoritmes per a facilitar el tractament de les dades disponibles a l'hora d'optimitzar la gestió dels recursos d'una smart grid o prendre decisions de cara a participar en programes de resposta de la demanda, tal com pot veure's en el Capítol 8. Sistemes de Gestió Energètica per a Smart Customers. / Roldán Blay, C. (2016). Avances en Verificación y Medida de la Respuesta de la Demanda y Aplicación a su integración en Smart Grids [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61302 / TESIS

Le rapport entre TIC, environnement et efficacité énergétique est sujet d’un grand nombre de polémiques. Ces concepts sont rarement associés, surtout pour les petites économies émergentes. Pourtant, chacun d’entre eux a des impacts considérables sur l’autre. Les impacts négatifs des TIC sur l’environnement sont très divers, de la même façon, l’usage et la diffusion des TIC peuvent profiter pour l’environnement. Ce travail propose d’approfondir l’étude des impacts des TIC sur la consommation énergétique et les émissions de GES, à l'échelle macroéconomique pour le cas de la Tunisie. Le contexte général de cette thèse s'articule autour de la relation entre l'environnent et la théorie des innovations, alors que le contexte spécifique se concentre plus particulièrement sur la consommation énergétique des TIC. Notre approche s’est insérée dans le cadre de la théorie de l’innovation et le fondement économique de l’usage des nouvelles technologies, plus précisément à l’intersection de l’économie industrielle et de l'économie de l'environnement. Notre recherche a abordé trois principaux aspects: théorique, descriptif et empirique. Tout d’abord, elle a traité la théorie des innovations environnementales et ses relations avec les technologies à usage général et en particulier les TIC. Deuxièmement, cette thèse nous a permis d’élaborer des analyses descriptives détaillées, fondées sur les données et les statistiques issues de la Banque mondiale et autres institutions. Troisièmement, un ensemble de tests statistiques et de modèles économétriques rigoureux ont été appliqués pour déterminer le lien entre l'investissement dans les TIC et la performance énergétique de la Tunisie. / The relationship between ICT, environment and energy efficiency causes a lot of controversies. Theseconcepts are rarely associated, especially for smaller emerging economies. Yet each has a significant impacton the other. The negative effects of ICT on the environment are various, in the same way, use and diffusionof ICT can also benefit the environment. This PhD thesis put forward further study impacts of ICT on energyconsumption and emissions of greenhouse gases, at the macro level for the case of Tunisia. The generalcontext of this thesis focuses on the relationship between the environment and the innovation theory, whilethe specific context focuses specifically on the energy consumption of ICT. Our approach is inserted underthe theory of innovation and economic basis for the use of new technologies, specifically at the intersectionof industrial economics and environmental economics. Our research focused on three main aspects:theoretical, empirical and descriptive. Firstly, this study handled the theory of environmental innovationsand its relationship with general purpose technology and ICT especially. Secondly, this thesis has allowed usto develop a detailed descriptive analyses based on the data and statistics from the World Bank, and otherinstitutions. Thirdly, a set of statistical tests and rigorous econometric models were applied to determine thelink between ICT investment and energy efficiency in Tunisia.

The aim of this project is to examine the energy consumption of Nåntuna elementary school in Uppsala, in order to suggest improvements, making the building more energy efficient. The aim also includes calculating savings and the pay-off time for each energy reducing measure. This project is performed together with Skolfastigheter and STUNS on the initiative of Uppsala Energy Stories. The study includes an examination of the energy consumption of the building, energy calculations and a proposal of actions for improvements with cost estimations and pay-off time calculated. The conclusion includes performing following actions: installing low-flushing taps, changing to LED lighting with attendance time and daylight control, replacing the ventilation system, lowering the air flows in the ventilation and also installing solar power. Calculating both the best and the worst case scenario gives an interval for possible outcomes in the result. According to calculations, installing low-flushing taps will have a pay-off time of 1.7-2.3 years and a yearly saving of 1 300-1 800 kr, LED lighting a pay-off time of 25.5-31 years and savings of 24 700-29 900 kr per year, ventilation a pay-off time of 6-7.7 years and a yearly saving of 65 400-76 400 kr and lastly an installation of solar power a pay-off time of 5.9-9.6 years and savings of 24 000-30 000 kr per year.

[EN] In a context of global warming concern and global energy policies, in which heating and cooling systems in buildings account for a significant amount of the global energy consumption, ground source heat pump (GSHP) systems are widely considered as being among the most efficient and comfortable heating and cooling renewable technologies currently available. Nevertheless, both an optimal design of components and an optimal operation of the system as a whole become crucial so that these systems can have a significant contribution to the attenuation of the global energy problem. The overall objective of this PhD dissertation is to perform the control and energy optimization of an experimental GSHP system installed at the Universitat Politècnica de València, making the control system adaptive to the thermal demand of the building and to the climate conditions. For that purpose, different control strategies are proposed, described, developed, implemented and tested in the system. The optimization of any system requires a comprehensive study of its behaviour, by means of a thorough analysis of all the variables and parameters implied on its performance. Therefore, the first step is to analyse the short-term performance of the system, but also the long-term performance based on the experimental data collected at the installation. Second and prior to developing any optimization strategies, it is important to analyse the optimal configuration of the system according to the objectives targeted. This objective includes the study of the best location for the temperature control sensor and the buffer tank, as well as an adequate size for this buffer tank. Finally, once the behaviour of the system has been fully understood, the components of the system are the most efficient according to the possibilities of the research work and they have been connected adequately, the final objective is to develop control and optimization strategies which optimize the operation of the experimental GSHP system. These strategies target the control of the heat pump compressor, but also and more importantly, the energy optimization of the complete system. The focus is not in optimizing the performance of each individual component, but in optimizing the energy performance of the system working as a whole. In this direction, a first approach which combined a temperature compensation strategy and the variation of the frequency of the water circulation pumps, and hence the flow rate, as a function of the thermal load of the building, was first attempted. The application of this first approach resulted in significant energy savings, but also in a lack of user comfort in some of the offices under extreme weather conditions during summer. Consequently, the control and optimization methodology has been upgraded in a global algorithm (which is the final result of this PhD thesis) which couples both strategies in order to ensure the user comfort while keeping significant energy savings. In brief, this PhD work provides a comprehensive experimental study for the energy optimization of a GSHP system for both cooling and heating operation. Experimental results for a one-year operation period demonstrate important energy savings when compared to the standard control operation, up to 35% in the summer season and 53% in the winter season, while keeping the user comfort. / [ES] En un contexto de creciente preocupación por el calentamiento global y de políticas energéticas internacionales, en el cual los sistemas de climatización en edificios representan una parte importante del consumo energético global, los sistemas de bomba de calor geotérmica están ampliamente considerados como una de las tecnologias de climatización de espacios más eficientes disponibles en la actualidad. Sin embargo, tanto un buen diseño de los componentes como una óptima operación del sistema son de vital importancia para que estos sistemas puedan contribuir de manera significativa a atenuar el problema energético global. El objetivo general de esta tesis doctoral es el control y la optimización energética de una instalación experimental de bomba de calor geotérmica construida en la Universitat Politècnica de València, haciendo que el sistema de control se adapte a la demanda térmica del edificio y a las condiciones climatológicas. Para ello, se proponen diferentes estrategias de control, las cuáles son descritas, desarrolladas, implementadas y evaluadas a lo largo de este trabajo de investigación. La optimización de cualquier sistema requiere un amplio estudio de su comportamiento, analizando concienzudamente todas las variables y parámetros implicados en su funcionamiento. Por tanto, el primer paso llevado a cabo es el análisis de los días típicos de funcionamiento de la instalación, pero también su comportamiento a más largo plazo, a partir de los datos experimentales recogidos. En segundo lugar, y como paso previo al desarrollo de las estrategias de optimización, es importante analizar la configuración óptima del sistema de acuerdo con los objetivos perseguidos. Este objetivo incluye el estudio de la posición del sensor de temperatura empleado para el control y del depósito de inercia, así como el dimensionamiento adecuado de este depósito. Finalmente, una vez se ha analizado en profundidad el funcionamiento del sistema, los componentes del mismo son lo más eficientes posible, y éstos han sido conectados de manera adecuada, el objetivo final es el desarrollo de estrategias de control y optimización energética que optimicen la operación de la instalación experimental de bomba de calor geotérmica. Estas estrategias se dirigen principalmente a la optimización del sistema completo. El objetivo no es optimizar el funcionamiento de cada componente de manera individual, sino optimizar el comportamiento energético del sistema trabajando como un todo. En este sentido, se desarrolló una primera metodología que combinaba la compensación de la temperatura de consigna de la bomba de calor en función de la temperatura ambiente exterior, y la variación de la frecuencia de las bombas de circulación (y por tanto el caudal de agua) en función de la carga térmica del edificio. La aplicación de esta primera estrategia resultó en una importante mejora del rendimiento energético, pero también en la pérdida de confort en algunas de las oficinas climatizadas cuando las condiciones climatológicas eran extremas durante el verano. En consecuencia, la metodología de control y optimización desarrollada fue mejorada dando como resultado un algoritmo global de optimización energética (que es el resultado final de esta tesis), el cual acopla ambas estrategias anteriores de manera que se cumpla el confort del usuario y se mantenga un ahorro de energía significativo. En resumen, esta tesis doctoral proporciona un estudio experimental exhaustivo de la optimización energética de un sistema de bomba de calor geotérmica para la climatización de un edificio de oficinas. Los resultados experimentales para un año completo de funcionamiento del sistema muestran un ahorro de energía significativo en comparación con el modo de control de referencia, hasta un 35% en modo refrigeración y un 53% en modo calefacción, a la vez que se mantiene el confort de los usuarios. / [CAT] En un context de creixent preocupació per l'escalfament global i de polítiques energètiques internacionals, en el qual els sistemes de climatització en edificis representen una part important del consum energètic global, els sistemes de bomba de calor geotèrmica estan amplament considerats com una de les tecnologies de climatització més eficients disponibles en la actualitat pel que fa a la climatització d'espais. No obstant això, tant un bon disseny dels components com una operació òptima del sistema són de vital importància per tal que aquests sistemes puguen contribuir de manera significativa a atenuar el problema energètic global. L'objectiu general d'aquesta tesi doctoral és el control i l'optimització energètica d'una instal·lació experimental de bomba de calor geotèrmica construïda a la Universitat Politècnica de València, fent que el sistema de control s'adapte a la demanda tèrmica de l'edifici i a les condicions climatològiques. Amb aquest objectiu, es proposen diferents estratègies de control, les quals són descrites, desenvolupades, implementades i avaluades al llarg d'aquest treball d'investigació. L'optimització de qualsevol sistema requereix un ampli estudi del seu comportament, analitzant conscienciosament totes les variables i paràmetres implicats en el seu funcionament. Per tant, el primer pas duit a terme és l'anàlisi dels dies típics de funcionament de la instal·lació, però també el seu comportament a més llarg termini, a partir de les dades experimentals recollides. En segon lloc, i com pas previ al desenvolupament de les estratègies d'optimització, és important analitzar la configuració òptima del sistema d'acord als objectius perseguits. Aquest objectiu inclou l'estudi de la posició del sensor de temperatura emprat pel control i del dipòsit d'inèrcia, així com el correcte dimensionament d'aquest dipòsit. Finalment, una vegada s'ha analitzat en profunditat el funcionament del sistema, els components d'aquest són el més eficients possible, i han sigut connectats de manera adequada, l'objectiu final és el desenvolupament d'estratègies de control i optimització energètica les quals optimitzen l'operació de la instal·lació experimental de bomba de calor geotèrmica. Aquestes estratègies es dirigeixen principalment a l'optimització del sistema complet. L'objectiu no és optimitzar el funcionament de cada component de manera aïllada, sinó més bé optimitzar el comportament energètic del sistema treballant com un tot. En aquest sentit, es va desenvolupar una primera metodologia que combinava la compensació de la temperatura de consigna de la bomba de calor en funció de la temperatura ambient exterior, i la variació de la freqüència de les bombes de circulació (i per tant del cabdal d'aigua) en funció de la càrrega tèrmica de l'edifici. L'aplicació d'aquest primer apropament va resultar en una important millora del rendiment energètic, però també en la pèrdua de confort en algunes de les oficines climatitzades quan les condicions climatològiques eren extremes durant l'estiu. En conseqüència, la metodologia de control i optimització desenvolupada va ser millorada resultant en un algoritme global d'optimització energètica (resultat principal d'aquesta tesi), el qual acobla ambdues estratègies anteriors de manera que es complisca el confort de l'usuari i es mantinga un important estalvi d'energia. En resum, aquesta tesi doctoral proporciona un estudi experimental exhaustiu de l'optimit\-zació energètica d'un sistema de bomba de calor geotèrmica per la climatització d'un edifici d'oficines. Els resultats experimentals per un any complet de funcionament del sistema mostren un estalvi d'energia significatiu en comparació amb el mode de control de referencia, fins un 35% en mode refrigeració i un 53% en mode calefacció, a la vegada que es manté el confort dels usuaris. / Cervera Vázquez, J. (2016). Control and energy optimization of ground source heat pump systems for heating and cooling in buildings [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/66748 / TESIS

Multi-tier heterogeneous networks have become an essential constituent for next generation cellular networks. Meanwhile, energy efficiency (EE) has been considered a critical design criterion along with the traditional spectral efficiency (SE) metric. In this context, we study power and spectrum allocation for the recently proposed two-tier network architecture known as phantom cellular networks. The optimization framework includes both EE and SE. First, we consider sparsely deployed cells experiencing negligible interference and assume perfect channel state information (CSI). For this setting, we propose an algorithm that finds the SE and EE resource allocation strategies. Then, we compare the performance of both design strategies versus number of users, and phantom cells share of the total available resource units (RUs). We aim to investigate the effect of some system parameters to achieve improved SE performance at a non-significant loss in EE performance, or vice versa. It is found that increasing phantom cells share of RUs decreases the SE performance loss due to EE optimization when compared with the optimized SE performance. Second, we consider the densely deployed phantom cellular networks and model the EE optimization problem having into consideration the inevitable interference and imperfect channel estimation. To this end, we propose three resource allocation strategies aiming at optimizing the EE performance metric of this network. Furthermore, we investigate the effect of changing some of the system parameters on the performance of the proposed strategies, such as phantom cells share of RUs, number of deployed phantom cells within a macro cell coverage, number of pilots and the maximum power available for transmission by the phantom cells BSs. It is found that increasing the number of pilots deteriorates the EE performance of the whole setup, while increasing maximum power available for phantom cells transmissions reduces the EE of the whole setup in a less severe way than increasing the number of pilots. It is found also that increasing phantom cells share increases the EE metric in the dense deployment case. Thus, it is always useful to allocate most of the network RUs to the phantom cells tier.

Built with nanomagnets, a spintronic device called the all-spin logic (ASL) device carries information with only spin currents, resulting in a low power supply--10 mV. This voltage is 100 times smaller than the conventional CMOS devices (usually 0.8~1V). The potential for improved energy efficiency made possible by the low operating voltage of ASL makes it one of the most promising devices among its post-CMOS competitors. The basic working principles of ASL device are introduced in this thesis and two complementary approaches to studying energy efficiency of computation are applied to a common set of ASL circuits: (1) a circuit simulation approach that provides efficiency estimates for specific ASL circuit realizations, and (2) a physical-information-theoretic approach that reveals fundamental efficiency bounds for ASL circuits as limited by irreversible information loss. The results of this study support the expectation that the energy efficiency of computation in ASL can far exceed that of CMOS. However, it also reveals that ASL efficiencies--shown to exceed fundamental limits by many orders of magnitude in the ASL implementations studied here--are unlikely to approach fundamental limits because of the unavoidable energetic overhead cost of maintaining spin currents.