El presente proyecto busca apoyar en la solución de uno de los problemas más grandes que existe en nuestro país que es el relacionado al acceso a la información en zonas rurales. Por tal motivo, la solución planteada también debe significar una herramienta muy importante para mejorar la educación y salud en dichos sectores, contribuyendo a su desarrollo, que en su conjunto, significará el desarrollo de nuestro país. / Tesis

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de Especialização de Informática Industrial), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor João Paulo Tomé Saraiva

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de especialização de Sistemas de Energia), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor António Sepúlveda Machado e Moura

[EN] Natural gas is not only the cleanest fossil fuel available today but, unlike other fossil fuels decline, still abundant in Europe and on other continents, so it is a vital component of the energy mix. The demand for energy continues to rise, so natural gas plays a crucial role in the current energy policy of the European Union (EU). Natural gas is a key player in the transition to a low carbon economy and a more sustainable energy system. The substitution of coal and oil to gas is necessary if we want to reduce emissions of greenhouse gases by 2030. In addition, the parallel development of techniques such as carbon capture and storage (CCS), will enable the gas to become a technology with carbon even lower in the near future. Moreover, the abundance of gas in their favor to complement renewables, covering their flashes that occur at sources such as wind or solar and allowing easy adaptation to peak demands. / [ES] El gas natural no solo es el combustible fósil más limpio disponible en la actualidad sino que, a diferencia de otros combustibles fósiles en declive, sigue siendo abundante tanto en Europa como en otros continentes, por lo que constituye un componente vital del mix energético. La demanda de energía sigue aumentando, por lo que gas natural juega un papel crucial en la política energética actual de la Unión Europea (UE). El gas natural es un actor clave en la transición hacia una economía baja en carbono y un sistema energético más sostenible. La sustitución del carbón y del petróleo por el gas es necesaria si queremos reducir las emisiones de gas de efecto invernadero de aquí a 2030. Además, el desarrollo paralelo de técnicas como la captura y almacenamiento de carbono (CCS) , harán posible que el gas se convierta en una tecnología con una emisión de carbono todavía más baja en un futuro próximo. Por otro lado, la abundancia del gas juega a su favor como complemento de las energías renovables, cubriendo las intermitencias que se producen en fuentes como la eólica o la solar y permitiendo una fácil adaptación a los picos de demanda. / [CAT] El gas natural no sols és el combustible fòssil més net disponible en l'actualitat sino que, a diferència d'altres combustibles fòssils en declivi, segueix sent abundant tant en Europa com en altres continents, per la qual cosa constitueix un component vital del MIX ENERGÈTIC. La demanda d'energia segueix augmentant, per això gas natural juga un paper crucial en la política energètica actual de l'Unio Europea (UE). El gas natural és un actor clau en la transició cap a una economia baixa en carboni i un sistema ENERGÈTIC més sostenible. La Sustitució del carbó i del petroli pel gas és necessària si volem reduir les emissions de gas d'efecte hivernacle d'ací a 2030. A més, el desenvolupament paralel de tècniques com la captura i l'emmagatzematge de carboni (CCS) , faran possible que el gas es convertisca en una tecnologia amb una emissió de carboni encara més baixa en un futur pròxim. D'altra banda, l'abundància del gas juga al seu favor com a complement de les energies renovables, cobrint les intermitències que es produeixen en fonts com l'eòlica o la solar i permetent una fàcil adaptació als pics de demanda. / Lloret Bassecourt, P. (2015). ESTADO DE LA TECNOLOGÍA EN LA CADENA DE VALOR DEL GAS NATURAL: APLICACIONES A NUEVOS PRODUCTOS Y SERVICIOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53239 / TESIS

La generación de energía eléctrica es sumamente necesaria para el desarrollo socioeconómico de una nación. Se estima que durante los próximos años se continuará con el incremento sostenido de la demanda de energía eléctrica en el país [5] a la par que aumentan las preocupaciones relacionadas a temas ambientales provenientes de la instalación y utilización de la energía. En un contexto de mercado de energía, por razones económicas y de crecimiento poblacional en zonas urbanas, los sistemas de potencia están expuestos a un estrés incremental, resultando en que los sistemas operen cerca de sus límites de estabilidad aumentando el riesgo de apagones [15]. En este contexto la Generación Distribuida utilizando Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCHs) aparece para contrarrestar el gran impacto ambiental generado por las hidroeléctricas convencionales. Esta alternativa hace factible atender las necesidades de energía eléctrica de pequeños centros urbanos y lugares de difícil acceso, contribuyendo también de esta manera con la descentralización del sistema de generación de energía eléctrica convencional. El presente trabajo consiste en el diseño en el software Matlab de un Generador Distribuido (GD) para suministrar energía eléctrica a una red de distribución. El GD está conformado por: un generador síncrono, un sistema de excitación y una turbina hidráulica y su gobernador. El GD se diseñó operando a la par con una subestación de 138 kV, para suministrar energía eléctrica a una red de distribución de 10 kV alimentando una carga total de 5 MW y 1.4578 MVAR. En la elección del generador se consideró un generador síncrono de polos salientes de una potencia de 6.25 MVA, ya que su uso es adecuado en una PCH. El sistema de excitación usado como base fue el tipo DC1C del estándar de la IEEE para estudios de sistemas de potencia [25], a partir del cual se realizó el control de la tensión terminal o de potencia reactiva del GD. Con el sistema de generación distribuida diseñado, se analizó el comportamiento y el perfil de tensión de la red de distribución, en distintos puntos de operación del GD, en etapas previa y posterior a su desconexión con la red de distribución. Asimismo, se evaluó el desempeño del sistema de excitación en los diversos escenarios ante la desconexión repentina de una carga y se analizó la variación en el perfil de tensión de la red de distribución para esta desconexión. El desarrollo de esta tesis se realizó en el entorno de Matlab y Simulink, usando las librerías Simscape SimPowerSystems que permiten modelar y simular sistemas eléctricos de potencia.

Actualmente es más frecuente el empleo de energía eléctrica a partir de fuentes renovables interactuando en paralelo o de manera aislada de la red eléctrica pública, especialmente orientados a suplir la energía eléctrica convencional, tanto cuando esta falla y no está disponible, o para zonas aisladas. En este contexto, las micro redes eléctricas surgen como medio para la utilización de energías renovables a niveles de potencia bajas y medias, donde la energía es generada empleando diversos tipos de recursos renovables para luego ser entregada a un conjunto de cargas propias y, además es posible que entreguen energía a la red pública, convirtiéndose en sistemas bidireccionales. El objetivo principal de este trabajo de tesis es el análisis de factibilidad para proponer el diseño de una micro red conformada por paneles solares o turbinas eólicas para el sistema de iluminación de la torre A del edificio McGregor, esperando que sirva como guía para trabajos futuros relacionados al diseño de micro redes y al diseño de sistemas que funcionen con energías renovables, especialmente en edificios en Lima. Aquí se desarrollará el diseño de los distintos componentes que conforman una micro red, el análisis técnico y económico de la factibilidad para determinar la conveniencia de utilizar energía solar y eólica o sólo una de estas. Para estos fines, primero se realizará la determinación de la carga que conforma el sistema de iluminación y las características físicas de la torre A del edificio McGregor. Finalmente, se realizará una simulación del sistema (micro red y cargas de iluminación) mediante un software para verificar que su funcionamiento es el esperado. Las conclusiones del estudio estarán complementadas con un análisis económico para determinar la factibilidad de su implementación en la torre A del edificio McGregor.

La presente investigación tuvo como propósito proponer el diseño de una hoja de ruta para la incorporación de la tecnología blockchain en el proceso de facturación para el consumo eléctrico. Para el logro de este objetivo, se realizó una investigación aplicada, con el enfoque cualitativo y alcance descriptivo-propositivo. La técnica de recolección de la información fue la entrevista aplicada a profesionales de TI y del sector de energía eléctrica; para ello se empleó como instrumento a una guía de entrevista semiestructurada de 22 preguntas con previa validación por el juicio de expertos, obteniendo el coeficiente el V de Aiken mayor de 0.89 para todos los ítems de la guía. Se hizo la categorización y el análisis de la data cualitativa obtenida, se diseñó la arquitectura de aplicaciones de la empresa de energía eléctrica y la integración de blockchain y se elaboró la propuesta de una hoja de ruta para la implementación de blockchain en el proceso de facturación de una empresa de energía eléctrica a base del conocimiento empírico y la experiencia de los participantes, considerando el nivel de madurez tecnológica actual y los factores de éxito, internos y externos. El marco del trabajo de la propuesta de hoja de ruta se basa en 4 dimensiones i) procesos de negocio, normativa y reglamentación legal del sector, ii) los sistemas informáticos, iii) la infraestructura tecnológica y iv) la capacidad de recursos humanos; y contiene 34 actividades organizadas en función a la prioridad y la capacidad de la empresa en el horizonte de 5 a 10 años. Con el resultado de esta investigación, la empresa obtiene una herramienta de Gestión de Tecnologías de Información, para identificar, evaluar y seleccionar la alternativa tecnológica desde una perspectiva del corto, mediano y largo plazos y que puedan hacer viable la adopción de la tecnología blockchain en el proceso de facturación de una empresa de distribución de electricidad. / The purpose of this research was to provide a design proposal for a roadmap for the incorporation of blockchain technology in the billing process for electricity consumption. To achieve this objective, applied research was carried out, with a qualitative approach and a descriptive-propositional scope. The information collection technique was the interview applied to IT professionals and the electric power sector; For this purpose, a semi-structured interview guide with 22 questions was used as an instrument with prior validation by expert judgment, obtaining the Aiken's V coefficient greater than 0.89 for all the items in the guide. The analysis of the qualitative data obtained was carried out, the application architecture of the electric power company and the integration of blockchain were designed; and the proposal of a roadmap for the implementation of blockchain in the billing process of an electric power company was elaborated based on the empirical knowledge and experience of the participants, considering the current level of technological maturity and the success factors, internal and external. The work framework of the roadmap proposal is based on 4 dimensions i) business processes, regulations and legal regulations of the sector, ii) computer systems, iii) technological infrastructure and iv) human resource capacity; and contains 34 activities organized according to the priority and the capacity of the company in the horizon of 5 to 10 years. With the result of this research, the company obtains an Information Technology Management tool, to identify, evaluate and select the technological alternative from a short-, medium- and long-term perspective and that can make the adoption of blockchain technology viable in the billing process of an electricity distribution company.

Dado el desarrollo en las telecomunicaciones y la necesidad de acceder a estos en el creciente numero de hogares en edificios, se desarrolla una investigación de la problemática y se plantea un solución que busca satisfacer la demanda de manera eficiente, dando una alternativa económica pero al mismo tiempo un producto comercial, el cual tendría un mercado asegurado para las necesidades actuales.

El presente documento es el resultado de la investigación realizada en la Subestación Eléctrica de San Juan y la Central Térmica de Chilca para el diseño de un enlace de comunicaciones privado entre ellas, que permita transmitir la información del sistema de teleprotección, del sistema SCADA y del sistema de telefonía privada. Dada la necesidad de interconectar las instalaciones eléctricas en cuestión, para gestionar de manera óptima el servicio de energía, automatizando y controlando a distancia dichas instalaciones eléctricas, se requiere de un enlace de comunicaciones de alta confiabilidad y económicamente factible. El contenido de esta investigación abarca la problemática de las instalaciones eléctricas, los problemas en la red eléctrica, las tecnologías empleadas en enlaces de comunicaciones privados; así como la elección y el diseño del enlace por fibra óptica entre la S.E. San Juan y la C.T. Chilca como solución a la problemática existente. Se concluye que el diseño del enlace de comunicaciones por fibra óptica es altamente confiable, se proyecta a necesidades futuras que se presenten y tanto el costo de instalación, montaje e ingeniería, así como el costo de mantenimiento, son económicamente factibles.

En el contexto actual, donde el calentamiento climático es cada vez más importante, existe la necesidad de limitar el consumo de combustibles fósiles. De esta manera, el transporte es uno de los sectores en los que más se están generando cambios en cuanto a la sostenibilidad. El vehículo eléctrico aparece como una solución para este cambio paulatino ya que no contamina localmente y su balance energético es muy eficiente. Así, se han propuesto diferentes programas para el crecimiento del vehículo eléctrico en el parque automotor. Sin embargo, el cambio de vehículos de gasolina por vehículos eléctricos genera desafíos en varios aspectos, como el impacto que ocasiona en la red eléctrica una implantación masiva: caídas de tensión, pérdidas de potencia, problemas con la calidad de la electricidad, inversiones importantes, etc. Se han planteado algunas soluciones en la parte operativa, pero muchas de ellas no han tomado en cuenta la flexibilidad de los usuarios, lo cual es muy importante para la adopción de vehículos eléctricos. De igual manera, en muchas ocasiones, en la literatura se asumen valores para ciertas variables (estado de carga, recorrido, tipo de batería, etc) que pueden cambiar según el comportamiento de cada usuario, lo que modificaría las previsiones realizadas. Finalmente, pocos trabajos han estudiado el impacto de lo vehículos eléctricos en redes eléctricas cuya gestión energética es más complicada debido a su aislamiento de una macrored y con alta penetración de energías renovables, como lo son las microredes. En este marco, esta tesis propone un enfoque novedoso en cuanto a la participación de los usuarios de vehículos eléctricos en la operación y planificación de diferentes sistemas eléctricos de potencia. Esta trata de algunos aspectos principales: disminución de costos de carga, participación en servicios de regulación, aprovechamiento de energía renovable, así como la planificación de generación de una microred incorporando vehículos eléctricos. En una primera parte, se presenta un análisis del vehículo eléctrico y su interacción en sistemas de potencia. De igual manera, se presentan los trabajos de investigación relacionados sobre la temática. En base al análisis de dichos trabajos, esta tesis propone una nueva metodología para optimizar la carga de los vehículos eléctricos. Se propone la participación de un nuevo agente del mercado eléctrico, el Agregador de vehículos eléctricos. Tendrá que gestionar la carga de dichos vehículos en una importante zona, coordinar con el operador de la red para evitar fallos y minimizar los costos de carga. De igual manera, se considera la diferente flexibilidad de los usuarios ya qu podrán escoger una tarifa que se adapte a su disponibilidad en espera y pagar el precio por aquello. La metodología ha sido aplicada a un caso de estudio a la red de Quito, Ecuador. Se propone también la participación en servicios de regulación, necesitando esta vez de usuarios que sean más flexibles al dejar su vehículo conectado a la red. Se considera las tarifas de la parte anterior para realizar dicho estudio. De igual manera, se aplicó al caso de estudio de la red de Quito, Ecuador. Con el crecimiento de las energías renovables, como solar y eólica, la gestión de la electricidad se vuelve más compleja. Con vistas a utilizar el exceso de energía renovable, se propone una tarifa de electricidad que permita al agregador de cargar los diferentes vehículos, tomando en cuenta precios bajos en periodos en donde la energía renovable esté en exceso. Finalmente, se plantea a planificación de generación de una microred que incluya la introducción masiva de vehículos eléctricos. Se aplicó al caso de las islas de Santa Cruz y Baltra, Galápagos, Ecuador, estudiando el impacto en los costos y en el medio ambiente de nueva generación y considerando la variación del precio del diésel debido a su incertidumbre. / In the current context, where global warming is growing progressively, it is fundamental to limit fossil fuels consumption. Hence, transportation is one of the sectors in which several changes are occurring considering the sustainability. The Electric Vehicle appears as a new solution for this gradual change; it does not pollute locally and its energy's balance is very efficient. So, different programs have been proposed for the growth of electric vehicles in the automotive market. Nevertheless, the change from internal combustion vehicles to electric vehicles generates challenges in several aspects, such as the impact in the electric grid of a massive introduction of electric vehicles: voltage drops, power losses, quality of electricity issues, important investments, among others. Several solutions in operation have been formulated, but most of them do not consider the flexibility of users, which is a significant criterion for the electric vehicle acquisition. Moreover, in several works of the literature, many variables are assumed (stateof- charge, routes, type of battery, etc), which can vary significantly depending on the user, so also the results. Finally, few works have studied the impact of electric vehicles in very complex power systems, as the ones that are isolated from a macrogrid and because of significant penetration of renewable energy sources, such as microgrids. In this context, this thesis proposes a novel approach to the participation of the electric vehicle users in operation and planning of different electric power systems. This thesis is intended to cover various topics: charging costs decrease, regulation services participation, use of an excess of renewable energy, and the power generation planning of a microgrid considering the introduction of electric vehicles. In a first part, an analysis of the electric vehicle and its interaction with power systems is presented. Additionally, the principal works on the topic are summarized. Based on the analysis of these works, this thesis proposes a new methodology for optimizing the charge of electric vehicles. The participation of a new agent of the electricity market, the electric vehicle aggregator, is proposed. It has the ability to manage the charge of the electric vehicles in a zone with significant size, to coordinate with the grid operator in order to avoid troubles and to minimize charging costs. Furthermore, the different flexibility of electric vehicle users is considered because they will choose an EV customer choice product (CCP) that is adapted to their waiting needs and to the cost they can pay. The methodology has been applied to a case study in the grid of Quito, Ecuador. The participation in regulation services has been also considered to discuss this participation in Ancillary services. The CCPs from the part before are considered for performing such study but assuming more involvement from the electric vehicle users. The case study of Quito, Ecuador, was also studied. With the growth of renewable energies, such as solar and wind, the electricity management becomes more complicated. In order to use the excess of renewable energy, an EV charging mechanism for the aggregator is proposed, based on low prices when the renewable energy is in excess. Finally, a power generation planning for a microgrid is proposed, considering the massive introduction of electric vehicles. The case of the Santa Cruz and Baltra islands, Galapagos, Ecuador are studied to determine its costs and environmental impacts, based on diesel costs sensitivity studies to account for its uncertainty. / En el context actual, on l'escalfament climàtic és cada vegada més important, hi ha la necessitat de limitar el consum de combustibles fòssils. El transport és un dels sectors en els quals més s'estan generant canvis pel que fa a la sostenibilitat. El vehicle elèctric apareix com una solució per a aquest canvi gradual ja que no contamina localment i el seu balanç energètic és molt eficient. Així, s'han proposat diferents programes per al creixement del vehicle elèctric al parc automotor. No obstant això, el canvi de vehicles de gasolina per vehicles elèctrics generen desafiaments en diversos aspectes, com son l'impacte que ocasiona a la xarxa elèctrica una implantació massiva: caigudes de tensió, pèrdues de potència, problemes amb la qualitat de l'electricitat, inversions importants, disminució de la vida útil dels transformadors, etc. S'han plantejat algunes solucions a la part operativa, però moltes d'elles no han tingut en compte la flexibilitat dels usuaris, la qual cosa és molt important per a l'adopció de vehicles elèctrics. De la mateixa manera, en moltes ocasions, en la literatura s'assumeixen valors per certes variables (estat de càrrega, recorregut, tipus de bateria, etc.) que poden canviar segons el comportament de cada usuari, el que modificaria les previsions realitzades. Finalment indicar que pocs treballs han estudiat l'impacte del que vehicles elèctrics en xarxes elèctriques on la gestió energètica és més complicada a causa del seu aïllament d'una macroxarxa i amb alta penetració d'energies renovables, com ho són les microxarxes. En aquest marc, aquesta tesi proposa un enfocament nou pel que fa a la participació dels usuaris de vehicles elèctrics en l'operació i planificació de diferents sistemes elèctrics de potència. Aquesta tracta alguns aspectes principals: disminució de costos de càrrega, participació en serveis de regulació, aprofitament d'energia renovable, així com la planificació de generació d'una microxarxa incorporant vehicles elèctrics. En una primera part, es presenta una anàlisi del vehicle elèctric i la seva interacció en sistemes de potència. De la mateixa manera, es presenten els treballs de recerca relacionats sobre la temàtica. En base a l'anàlisi d'aquests treballs, aquesta tesi proposa una nova metodologia per optimitzar la càrrega dels vehicles elèctrics. Es proposa la participació d'un nou agent del mercat elèctric, el Agregador de vehicles elèctrics. Haurà de gestionar la càrrega d'aquests vehicles en una important zona, coordinar amb l'operador de la xarxa per evitar fallades i minimitzar els costos de càrrega. De la mateixa manera es considera la diferent flexibilitat dels usuaris ja que podran escollir una tarifa que s'adapti a la seva disponibilitat en espera i pagar el preu per allò. La metodologia ha estat aplicat a un cas d'estudi a la xarxa de Quito, Equador. Es proposa també la participació en serveis de regulació, necessitant aquest cop d'usuaris que siguin més flexibles en deixar el seu vehicle connectat a la xarxa. Es consideren les tarifes de la part anterior per a realitzar dit estudi. De la mateixa manera, es va aplicar al cas d'estudi de la xarxa de Quito, Equador. Amb el creixement de les energies renovables, com solar i eòlica, la gestió de l'electricitat es torna més complexa. Amb vista a utilitzar l'excés d'energia renovable, es proposa un tarifa d'electricitat que permeti a l'agregador de carregar els diferents vehicles, especialment en períodes on l'energia renovable estigui en excés. Finalment, es planteja la planificació de generació d'una microxarxa que inclogui la introducció massiva de vehicles elèctrics. En concret, es va aplicar al cas de la illes de Santa Cruz i Baltra, Galápagos, Equador, estudiant l'impacte de la nova generació en els costos i en el medi ambient i considerant la variació del preu del dièsel, causa de la seva incertesa. / Clairand Gómez, JM. (2018). New strategies for the massive introduction of electric vehicles in the operation and planning of Smart Power Systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/110971 / TESIS