[ES] Los satélites de telecomunicación operan en entornos multiportadora, bajo una demanda continua de mayores capacidades de transmisión. Esto ha originado un aumento en los niveles de potencia de RF, frecuencias de trabajo, y número de canales transmitidos, estimulando la aparición de efectos no lineales de alta potencia, como Multipactor, Corona, y la Intermodulación Pasiva (PIM). Entre los efectos anteriores, el PIM es el menos comprendido, debido a su carácter no lineal y su estrecha relación con la fabricación, lo que dificulta el desarrollo de modelos fiables. Los términos de PIM generados en el enlace descendente pueden interferir a la débil señal en el canal de recepción, amenazando la capacidad de recepción del enlace ascendente. Los modelos tradicionales de PIM suelen basarse en una excitación formada por dos portadoras. Aunque se trata de un caso simple y bastante representativo, presenta diferencias importantes con el escenario real multiportadora. El trabajo de este Ph.D. intenta reducir estas diferencias. Para lograrlo, se realizan dos nuevas contribuciones de relevancia para las condiciones reales de operación de los satélites. En concreto, se ha investigado de forma teórica el rol de las fases de las portadoras en el PIM, y se ha propuesto un nuevo modelo que tiene en cuenta el efecto de las portadoras no contribuyentes en un cierto término de PIM, aplicando un nuevo principio de conservación de energía. Los resultados obtenidos con ambos modelos teóricos se ajustan a los datos experimentales. Debido a la compleja naturaleza del PIM, la validación de los componentes de RF de satélites se realiza mediante tests. Por lo tanto, la disponibilidad de bancos de medida de PIM es un tema de interés para la industria espacial. Sin embargo, el diseño de bancos de altas prestaciones es un desafío, ya que su nivel de PIM debe ser inferior al requerido para validar los dispositivos. Para hardware de satélites, la diferencia entre el nivel de las portadoras a transmitir y la señal de RF a detectar es como 185 dBc. En este Ph.D. se proponen unas nuevas arquitecturas integradas de bancos de PIM en guía de ondas, que cubren tanto el PIM conducido como el radiado. Dichas arquitecturas permiten una reducción importante del nivel de PIM residual del sistema de medida, siendo flexibles, capaces de manejar elevados niveles de potencia, y libres de resonancias e interacciones indeseadas. Los elementos claves de estos bancos son unos multiplexores de bajo PIM, que pueden incorporar dos familias de filtros que admiten un elevado número de ceros de transmisión, y por tanto, son capaces de proporcionar un elevado rechazo en la banda de recepción del PIM. Los bancos de medida de PIM conducido por onda reflejada, sin embargo, están expuestos al PIM generado por la carga empleada para absorber las portadoras de alta potencia. Para resolver esta situación, se han propuesto unas nuevas cargas de bajo PIM, que reducen el PIM residual de estos sistemas de medida. Así mismo, se ha elaborado un nuevo tipo de transición para mitigar el PIM respecto a flanges estándar. Para escenarios radiados se ha desarrollado una formulación capaz de relacionar densidades de potencia en el dispositivo bajo test con los niveles detectados en el banco de medida, y que por tanto permiten trasladar especificaciones de PIM del satélite al sistema de medida. Por último, se han mostrado varias campañas de medida de PIM realizadas con bancos implementados acorde a las nuevas arquitecturas propuestas. Las medidas cubren varias bandas de frecuencia y diferentes escenarios (tanto PIM conducido como radiado). Se ha determinado el excepcional nivel de fondo de ruido de PIM logrado en cada banco. Además, se han mostrado resultados obtenidos para medidas de PIM radiado en capas aislantes multicapa y mallas reflectoras, obteniendo interesantes conclusiones en cuanto a geometrías y impacto que tienen en el PIM elementos como los bordes serrados y los remaches. / [CA] Els satèl·lits de telecomunicació operen en entorns multiportadora, sota una demanda contínua de majors capacitats de transmissió. Això ha originat un augment en els nivells de potència de *RF, freqüències de treball, i nombre de canals transmesos, estimulant l'aparició d'efectes no lineals d'alta potència, com *Multipactor, Corona, i la Intermodulació Passiva (*PIM). Entre els efectes anteriors, el *PIM és el menys comprés, a causa del seu caràcter no lineal i la seua estreta relació amb la fabricació, la qual cosa dificulta el desenvolupament de models fiables. Els termes de *PIM generats en l'enllaç descendent poden interferir al feble senyal en el canal de recepció, amenaçant la capacitat de recepció de l'enllaç ascendent. Els models tradicionals de *PIM solen basar-se en una excitació formada per dues portadores. Encara que es tracta d'un cas simple i bastant representatiu, presenta diferències importants amb l'escenari real multiportadora. El treball d'aquest *Ph.D. intenta reduir aquestes diferències. Per a aconseguir-ho, es realitzen dues noves contribucions de rellevància per a les condicions reals d'operació dels satèl·lits . En concret, s'ha investigat de manera teòrica el rol de les fases de les portadores en el *PIM, i s'ha proposat un nou model que té en compte l'efecte de les portadores no contribuents en un cert terme de *PIM, aplicant un nou principi de conservació d'energia. Els resultats obtinguts amb tots dos models teòrics s'ajusten a les dades experimentals. A causa de la complexa naturalesa del *PIM, la validació dels components de *RF de satèl·lits es realitza mitjançant tests. Per tant, la disponibilitat de bancs de mesura de *PIM és un tema d'interés per a la indústria espacial. No obstant això, el disseny de bancs d'altes prestacions és un desafiament, ja que el seu nivell de *PIM ha de ser inferior al requerit per a validar els dispositius. Per a maquinari de satèl·lits , la diferència entre el nivell de les portadores a transmetre i el senyal de *RF a detectar és com 185 *dBc. En aquest *Ph.D. es proposen unes noves arquitectures integrades de bancs de *PIM en guia d'ones, que cobreixen tant el *PIM conduït com el radiat. Aquestes arquitectures permeten una reducció important del nivell de *PIM residual del sistema de mesura, sent flexibles, capaces de manejar elevats nivells de potència, i lliures de ressonàncies i interaccions indesitjades. Els elements claus d'aquests bancs són uns multiplexors de baix *PIM, que poden incorporar dues famílies de filtres que admeten un elevat nombre de zeros de transmissió, i per tant, són capaces de proporcionar un elevat rebuig en la banda de recepció del *PIM. Els bancs de mesura de *PIM conduït per ona reflectida, no obstant això, estan exposats al *PIM generat per la càrrega emprada per a absorbir les portadores d'alta potència. Per a resoldre aquesta situació, s'han proposat unes noves càrregues de baix *PIM, que redueixen el *PIM residual d'aquests sistemes de mesura. Així mateix, s'ha elaborat un nou tipus de transició per a mitigar el *PIM respecte a *flanges estàndard. Per a escenaris radiats s'ha desenvolupat una formulació capaç de relacionar densitats de potència en el dispositiu sota test amb els nivells detectats en el banc de mesura, i que per tant permeten traslladar especificacions de *PIM del satèl·lit al sistema de mesura. Finalment, s'han mostrat diverses campanyes de mesura de *PIM realitzades amb bancs implementats concorde a les noves arquitectures proposades. Les mesures cobreixen diverses bandes de freqüència i diferents escenaris (tant *PIM conduït com radiat). S'ha determinat l'excepcional nivell de fons de soroll de *PIM reeixit en cada banc. A més, s'han mostrat resultats obtinguts per a mesures de *PIM radiat en capes aïllants multicapa i malles reflectores, obtenint interessants conclusions quant a geometries i impacte que tenen en el *PIM elements com les vores serrades i els reblons. / [EN] Modern satellite payloads operate in multicarrier scenarios, under a continuous demand for higher capacity links. This leads to an increase in the RF power levels, frequency of operation, and the number of transmitted channels, thus stimulating non-linear high-power effects, such as Multipactor, Corona, thermal issues and Passive Inter-Modulation (PIM). Among the above-mentioned phenomena, PIM is the less studied, or, at least, understood. This is due to its extreme non-linear nature and its close relation to workmanship, which make very difficult the development of models able to faithfully predict and explain PIM degradation. PIM terms, once ignited in the downlink, may interfere the weak signal to be detected in the uplink channel, thus threatening the payload throughput. Traditional PIM models are based on a two-carriers excitation. This is a simple and quite representative case, but has significant differences with the real multi- carrier scenario. This Ph.D. thesis work tries to diminish this gap by two novel contributions of relevance for real operation conditions. Firstly, the role of the carrier phases (neglected for two-carriers excitation) has been theoretically investigated. Secondly, a new model to account for the effect of non-contributing carriers for a given PIM term has been developed, which is based on a novel energy conservation assumption. The resulting models fit to experimental data. Due to the complexity of PIM modeling, PIM validation of RF components is conducted only by testing. The availability of low PIM test set-ups is therefore of great interest for the space industry. However, the design of low PIM test benches is challenging, as their intrinsic residual PIM has to be below the one requested to validate the test devices. For satellite hardware, the dynamic range between the RF power levels of the transmission carriers and the signal to be detected may be 185 dBc. During this Ph.D. thesis work, novel integrated test bed architectures in waveguide technology, both for conducted and radiated PIM scenarios, have been developed. These architectures consent a mitigation of the residual PIM of the test facility, being at the same time flexible, free from unwanted interactions and spurious resonances, and able to withstand considerable RF power levels for the transmission carriers. The key elements of these set-ups are the low PIM multiplexers, which may integrate two new families of waveguide filters able to provide a high number of transmission zeros, and therefore a high rejection, in the PIM reception channel. The test benches conceived for measuring conducted backward PIM, however, are normally unprotected from the PIM generated by the termination absorbing the high-power transmission carriers. To alleviate this situation, a new type of low PIM terminations in waveguide technology has been proposed and verified with PIM tests, showing a clear benefit in mitigating the residual PIM of the test facilities. Moreover, novel transitions able to improve the PIM performance of standard flanges have also been conceived. Finally, and with regard to radiated scenarios, a novel formulation able to convert payload PIM specifications to a practical PIM test is proposed. This formulation consents to link the power flux densities at the device under test (DUT) with the RF power levels measured by the test bench. Last, a large class of PIM measurements carried out with the novel test bed architectures have been reported. These measurements cover several frequency bands (C-, Ku-, K- and Ka) and different PIM scenarios, both conducted and radiated. The exceptional residual PIM noise floor of each test bed will be pointed out. In addition, PIM tests on an anechoic chamber facility, multi-layer insulation blankets (MLIs) and reflector mesh samples are presented, with interesting considerations about the geometry of the structure and the impact on the PIM performance of typical elements as sawing areas and rivets. / Smacchia, D. (2022). Advanced Techniques for the Characterization and Experimental Validation of Passive Inter-Modulation Effect (PIM) in Space Communications Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182402

En los últimos años la función de la planificación de la distribución se ha venido haciéndose más compleja como consecuencia de la elevada integración de recursos energéticos distribuidos (DER, por sus siglas en inglés) en los escenarios a considerar, principalmente de generación distribuida (DG, por sus siglas en inglés), almacenamiento de energía distribuido y gestión de la demanda (DR; por sus siglas en inglés). Esta situación se ha acentuado con la aparición de nuevos elementos de consumo como el vehículo eléctrico, que podrían causar un impacto elevado en las redes de distribución si no se gestionan adecuadamente. Esta tesis presenta un enfoque innovador hacia una planificación dinámica en la cual se integra la gestión, la capacidad y el control de los recursos energéticos distribuidos con objeto de proporcionar soluciones de planificación óptimas que permitan la consecución de ahorros significativos en los costos asociados. En primer lugar, se describe detalladamente la evolución y situación actual de la previsión de la demanda y de las metodologías de planificación basadas en redes inteligentes que se ha encontrado en la literatura. De la realización de este estudio, se puede concluir que hay numerosos modelos de previsión de la demanda y de planificación, así como diferentes formas de resolverlos, pero todos tienen un denominador en común, ya que en ninguno de estos estudios se ha planteado en profundidad la planificación considerando la generación distribuida a nivel de consumidores, la gestión de la demanda y la introducción masiva de nuevas cargas de consumo como el vehículo eléctrico o cocinas de inducción. Se ha podido observar que la planificación de la red eléctrica ha evolucionado desde un ambiente determinístico centralizado hacía una red estocástica o aleatoria distribuida. En orden a mantener los objetivos de una red inteligente, se requiere capturar este comportamiento estocástico a través de una nueva metodología de planificación, es por este motivo por el cual en este estudio se ha considerado un modelo probabilístico con objeto de estimar el comportamiento del consumo de los citados nuevos elementos (vehículo eléctrico y cocinas de inducción), teniendo en cuenta los hábitos de uso de los consumidores para obtener el comportamiento del factor de simultaneidad. Como resultado esta tesis propone el desarrollo de un nuevo modelo de planificación donde se consideren todos estos componentes activos partiendo del diseño de un modelo conceptual, e incluyendo el diseño de la red de comunicaciones y de las tecnologías de la información que darán soporte a este modelo basado en redes inteligentes para lograr los mejores beneficios. Esta metodología consiste en la integración de todos estos elementos y la posibilidad de gestión que ofrece el nuevo concepto de redes inteligentes, satisfaciendo el crecimiento de la demanda con los nuevos consumos durante el tiempo planificado, determinando las acciones futuras y las inversiones asociadas para poder alcanzar unos niveles de servicio a nivel de consumidor adecuados. Finalmente, este modelo de Planificación Eficiente de Redes Inteligentes que incluye las potenciales mejoras introducidas gracias a la Gestión Activa de la Demanda, fue aplicado a una zona determinada dentro del área metropolitana de Guayaquil (Ecuador). Esta área está principalmente compuesta de consumidores residenciales y comerciales, y presenta unas necesidades de aire acondicionado elevadas, lo que caracteriza fundamentalmente el comportamiento de la demanda eléctrica de dicha zona. Como resultado de esta aplicación, se ha podido comprobar que mediante la utilización de los programas de respuesta de la demanda se podrían reducir los costos de inversión a mediano plazo. / In recent years, the distribution planning activity has become more complex because of the high integration of distributed energy resources (DER) in the considered scenarios, mainly distributed generation (DG), distributed energy storage and demand response (DR). The arising of new consumption elements such as the electric vehicle, which could produce a high impact on the distribution networks if it not properly managed, has highlighted this situation. This doctoral dissertation presents an innovative approach focused on the dynamic planning of the power grid, where the management, capacity and control of distributed energy resources is integrated in order to provide optimal planning solutions, which would provide significant savings in the associated costs. In first place, the evolution and current situation of demand forecasting and planning methodologies based on smart grids that available in the literature are described in detail. As a result, it can be concluded that there are numerous models of demand forecasting and planning, as well as different ways of solving the. However, the planning considering the distributed generation at the consumer level, the demand side management or the massive introduction of new loads of consumption such as electric vehicles or induction cookers have not been considered in depth in any of these studies. It has been observed that the planning of electrical networks has evolved from a centralized and deterministic environment to a distributed stochastic or random network. In order to maintain the objectives of a smart grid, it is necessary to capture this stochastic behavior through a new planning methodology. This is why in this study, a probabilistic model has been considered in order to estimate the consumption behavior of the aforementioned new elements (electric vehicles and induction cookers), taking into account consumers' habits in order to obtain the simultaneity factors. As a result, this dissertation proposes the development of a new planning model where all these active components are considered, starting from the development of a conceptual model and including the design of the communications network and the information technologies that will support this model based on smart grids to achieve the best benefits. This methodology includes the integration of all these elements and the possibility of management offered by the new concept of smart grids, satisfying the growth of demand with new consumptions during the planned time, determining the future actions and the required investments for reaching adequate levels of service at the consumer level. In order to prove the effectiveness of the proposed model of Efficient Planning of Smart Grids, that includes the potential improvements introduced thanks to the Active Management of Demand, it has been applied to a specific zone located within the metropolitan area of Guayaquil (Ecuador). This area is mainly composed of residential and commercial consumers, and it has high air conditioning needs, which fundamentally characterizes the behavior of the electricity demand there. As a result of this application, it has been possible to verify that using the demand response programs could reduce investment costs in the medium term. / En els últims anys la funció de la planificació de la distribució ha vingut fent-se més complexa com a conseqüència de l'elevada integració de recursos energètics distribuïts (DER, per les sigles en anglès) en els escenaris a considerar, principalment de generació distribuïda (DG, per les sigles en anglès), emmagatzemament d'energia distribuïda i gestió de la demanda (DR; per les sigles en anglès). Aquesta situació s'ha accentuat amb l'aparició de nous elements de consum com el vehicle elèctric, que podrien causar un impacte elevat en les xarxes de distribució si no es gestionen adequadament. Aquesta tesi presenta un enfocament innovador cap a una planificació dinàmica en la qual s'integra la gestió, la capacitat i el control dels recursos energètics distribuïts a fi de proporcionar solucions de planificació òptimes que permeten la consecució d'estalvis significatius en els costos associats. En primer lloc, es descriu detalladament l'evolució i situació actual de la previsió de la demanda i de les metodologies de planificació basades en xarxes intel·ligents que s'ha trobat en la literatura. De la realització d'aquest estudi, es pot concloure que hi ha nombrosos models de previsió de la demanda i de planificació, així com diferents formes de resoldre'ls, però tots tenen un denominador en comú, ja que en cap d'estos estudis s'ha plantejat en profunditat la planificació considerant la generació distribuïda a nivell de consumidors, la gestió de la demanda i la introducció massiva de noves càrregues de consum com el vehicle elèctric o cuines d'inducció. S'ha pogut observar que la planificació de la xarxa elèctrica ha evolucionat des d'un ambient determinístic centralitzat cap a una xarxa estocàstica o aleatòria distribuïda. Amb vista a mantindre els objectius d'una xarxa intel·ligent, es requereix capturar aquest comportament estocàstic a través d'una nova metodologia de planificació, és per aquest motiu pel qual en aquest estudi s'ha considerat un model probabilístic a fi d'estimar el comportament del consum dels citats nous elements (vehicle elèctric i cuines d'inducció) , tenint en compte els hàbits d'ús dels consumidors per a obtindre el comportament del factor de simultaneïtat. Com a resultat aquesta tesi proposa el desenvolupament d'un nou model de planificació on es consideren tots aquests components actius partint del disseny d'un model conceptual, i incloent el disseny de la xarxa de comunicacions i de les tecnologies de la informació que donaran suport a aquest model basat en xarxes intel·ligents per a aconseguir els millors beneficis. Aquesta metodologia consisteix en la integració de tots aquests elements i la possibilitat de gestió que ofereix el nou concepte de xarxes intel·ligents, satisfent el creixement de la demanda amb els nous consums durant el temps planificat, determinant les accions futures i les inversions associades per a poder aconseguir uns nivells de servici a nivell de consumidor adequats. Finalment, aquest model de Planificació Eficient de Xarxes Intel·ligents que inclou les potencials millores introduïdes gràcies a la Gestió Activa de la Demanda, va ser aplicat a una zona determinada dins de l'àrea metropolitana de Guayaquil (Equador). Aquesta àrea està principalment composta per consumidors residencials i comercials, i presenta unes necessitats d'aire condicionat elevades, la qual cosa caracteritza fonamentalment el comportament de la demanda elèctrica de aquesta zona. Com a resultat d'aquesta aplicació, s'ha pogut comprovar que per mitjà de la utilització dels programes de resposta de la demanda es podrien reduir els costos d'inversió a mitjà termini. / Pesantez Sarmiento, PA. (2018). Planificación Eficiente de Redes Inteligentes (Smartgrids) Incluyendo la Gestión Activa de la Demanda: Aplicación a Ecuador [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/103684

[ES] En el presente trabajo se explora posibles soluciones a dos hechos correlacionados que podrían comprometer hasta cierto punto nuestro futuro. Por un lado, el crecimiento de la flota de aeronaves pequeñas en los próximos años, ya sean tripuladas o no, es una realidad. El acceso a estas aeronaves por parte de un público cada vez más mayoritario crece año a año y, al mismo tiempo, los fabricantes adaptan sus aeronaves a misiones que hace unos años no éramos capaces de contemplar. Por otro lado, y por desgracia, el cambio climático también es una realidad que no solo compromete nuestro futuro, sino también nuestro presente. Hoy en día la alerta climática es y debe ser elevada, y si no encontramos soluciones que ayuden a paliar este problema, la vida en el planeta podría cambiar irremediablemente para peor. Ambos hechos se encuentran implícitamente relacionados. La fabricación y operación de vehículos contribuye notablemente a aumentar la huella de carbono. Por lo tanto, el aumento de flota en los próximos años puede tener un impacto notablemente negativo en las emisiones contaminantes y gases de efecto invernadero globales. Es por ello por lo que organismos oficiales y sectores de desarrollo científico y tecnológico impulsan la investigación de posibles soluciones. Este trabajo intenta poner su grano de arena para minimizar este problema común. Se propone la utilización de múltiples tecnologías con el objetivo de disminuir el combustible requerido por aeronaves de 25kg al despegue, y de esta forma, disminuir las emisiones asociadas a su operación. Las tecnologías aplicadas son la hibridación eléctrica en serie, la propulsión eléctrica distribuida y la ingestión de capa límite. Por separado, estas tecnologías han demostrado múltiples ventajas, especialmente en términos de mejora propulsiva y aerodinámica de las aeronaves, lo que repercute directamente en el consumo de combustible. Sin embargo, este trabajo propone la utilización simultánea de todas ellas con el objetivo de disminuir aún más el consumo de combustible y, por tanto, las emisiones contaminantes y gases de efecto invernadero. Para ello, tras estas páginas se eligen los parámetros principales de esta aeronave y se acompaña de un exhaustivo análisis del comportamiento fluidodinámico. Con la comprensión de su comportamiento, es posible optimizar la selección de sus componentes, de forma que se obtienen mejoras importantes en el consumo de combustible. Este ahorro de combustible se muestra en comparación con aeronaves similares en tamaño y peso, pero que no incluyen estas tecnologías, logrando para un mismo alcance un ahorro del 16% del peso del combustible. La realización de este trabajo se centra en el empleo de herramientas computacionales apoyándose sobre todo en la dinámica de fluidos computacional (CFD). Esta herramienta principal se verá complementada con el uso de descomposición modal para realizar los análisis y de la creación de una base de datos que ayude a crear modelos rápidos útiles en futuros diseños preliminares y conceptuales de aeronaves de este tipo. / [CA] En aquest treball s'exploren possibles solucions a dos fets correlacionats que podrien comprometre d'alguna manera el nostre futur. Per un costat, el creixement de la flota d'aeronaus de xicoteta dimensió en el futur, tant tripulades com no tripulades, és una realitat. L'accés a aquestes aeronaus per part d'un públic cada cop més majoritari creix any rere any i, al mateix temps, els fabricants adapten les aeronaus a feines que anys enrere no eren capaços d'assolir. Per l'altre costat, malauradament, el canvi climàtic és un fet que compromet tant el nostre futur com el nostre present. Hui en dia l'alerta climàtica és elevada i, si no trobem solucions per a pal·liar aquest problema la vida al nostre planeta, podria canviar irremeiablement a pitjor. Ambdós fets es troben implícitament relacionats. La fabricació i l'operació de vehicles contribueix notablement a augmentar l'empremta de carboni. Per tant, l'increment de flota en els pròxims anys pot tindre un efecte negatiu molt notable en les emissions contaminants i gasos d'efecte hivernacle globals. És per això que organismes oficials i sectors de desenvolupament científic i tecnològic impulsen la investigació de possibles solucions. Aquest treball intenta aportar el seu granet de sorra per minimitzar aquest problema comú. Es proposa la utilització de múltiples tecnologies amb l'objectiu de reduir el combustible emprat per aeronaus de fins a 25kg i, per tant, disminuir les emissions associades a la seua operació. Les tecnologies aplicades són la hibridació elèctrica en sèrie, la propulsió elèctrica distribuïda i la ingestió de capa límit. Separadament, aquestes tecnologies han demostrat múltiples avantatges, especialment en termes de millora propulsiva i aerodinàmica de les aeronaus, repercutint directament en el consum de combustible. No obstant, aquest treball proposa la utilització simultània de totes elles amb l'objectiu de reduir encara més el consum de combustible i, per tant, les emissions contaminants i gasos d'efecte hivernacle. Per fer-ho, en les darreres pàgines es trien els paràmetres principals de l'aeronau i s'acompanyen d'una exhaustiva anàlisi del comportament de la dinàmica de fluids. Comprenent el seu comportament, és possible optimitzar la selecció dels seus components, de manera que s'obtenen millores importants en el consum de combustible. L'estalvi de combustible es mostra en comparació amb aeronaus similars en mida i pes, però que no inclouen aquestes tecnologies, aconseguint per a un mínim abast un estalvi del 16% del pes del combustible. La realització d'aquest treball es centra en l'ús d'eines computacionals recolzant-se sobretot en la dinàmica de fluids computacional (CFD). Aquesta eina principal es veurà complementada amb l'ús de descomposició modal per a elaborar les anàlisis i de la creació d'una base de dades que ajude a crear models ràpids i útils en futurs dissenys conceptuals i preliminars d'aeronaus d'aquest tipus. / [EN] The present work explores possible solutions to two correlated events that could compromise our future to some extent. On the one hand, the growth of the fleet of small aircraft in the coming years, whether manned or not, is a reality. Access to these aircraft by an increasing majority of the public grows year after year and at the same time, manufacturers adapt their aircraft to missions that we could not contemplate a few years ago. On the other hand, and unfortunately, climate change is also a reality that compromises not only our future but also our present. Today the climate alert is and must be elevated. If we do not find solutions that help alleviate this problem, life on the planet could irremediably change for the worse. Both facts are implicitly related. The manufacture and operation of vehicles contribute significantly to increasing the carbon footprint, so the increase in the fleet in the coming years may have an extremely negative impact on global polluting and greenhouse gas emissions. That is why official organizations and scientific and technological development sectors promote research for possible solutions. This work tries to do its bit to minimize this common problem. Multiple technologies are proposed to reduce the fuel required by 25kg aircraft at takeoff and, thus, reduce the emissions associated with their operation. The applied technologies are electric series hybridization, distributed electric propulsion, and boundary layer ingestion. Separately, these technologies have shown multiple advantages, especially in terms of improving aircraft propulsion and aerodynamics, which directly affects fuel consumption. Nevertheless, this work proposes the simultaneous use of all of them to reduce fuel consumption further and, therefore, polluting and greenhouse gas emissions. To do this, after these pages, the main parameters of this aircraft are chosen and accompanied by an exhaustive analysis of the fluid dynamic behavior. With an understanding of its behavior, it is possible to optimize its components' selection so that significant fuel consumption improvements are obtained. This fuel saving is shown in comparison with similar aircraft in size and weight, but that does not include these technologies, achieving a saving of 16% of fuel weight for the same range. This work's conduction focuses on employing computational tools mainly based on computational fluid dynamics (CFD). This primary tool will be complemented by the use of modal decomposition to carry out the analyses, and the creation of a database that will help create quick models useful in future conceptual and preliminary designs of this type of aircraft. / The respondent would like to acknowledge the financial support received through contract FPI-UPV PREDOCFD/19 of Subprograma 2 of Universitat Politècnica de València / Varela Martínez, P. (2023). On the Analysis and Design of Series Hybrid Distributed Electric Propulsion with Boundary Layer Ingestion of Remotely Piloted Aircraft [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192805

[ES] En los últimos años la popularidad de los quadrotors se ha visto notablemente incrementada debido a la gran variedad de aplicaciones civiles que se encuentran en auge actualmente. Entre los principales nichos de mercado, cabe destacar el elevado potencial en cartografía, agricultura, prevención de incendios, y en general, todas aquellas actividades donde el uso de estos dispositivos pueda suponer una mejora del rendimiento, seguridad del proceso y reducción de costes. En este aspecto, se espera que el uso de los quadrotors se vea incrementado considerablemente en los próximos años. Dicho incremento de popularidad ha hecho que parte de la comunidad científica ponga el foco de atención en ellos para resolver los problemas que presentan actualmente. No obstante, aunque se ha avanzado mucho en los últimos años, existen en la actualidad líneas de investigación y desarrollo encaminadas a la mejora de aspectos importantes tales como la autonomía, la robustez y fiabilidad que permita tanto aumentar la eficiencia energética como incrementar la seguridad ante cualquier posible escenario. El objetivo de la presente tesis es contribuir al desarrollo de estrategias de control robustas para hacer frente a incertidumbres en el modelo, no linealidades, perturbaciones externas y retardos que puedan afectar al sistema a controlar. Este trabajo se fundamenta en la obtención de una estrategia de control basada en estimaciones de perturbaciones, con un ajuste sencillo y desacoplado del seguimiento de la referencia y rechazo de perturbaciones. A partir las estrategias de control desarrolladas, se presentan además diferentes extensiones que permiten mejorar la robustez del vehículo. La construcción de un observador de la pérdida de eficiencia de los motores, que permita detectar cuando se produce un fallo crítico y aterrizar el vehículo de forma segura. Conjuntamente, se desarrolla un algoritmo óptimo que permite estabilizar los diferentes lazos de control en el caso que saturen las acciones de control de los motores que no corresponden explícitamente a las salidas de los lazos de control internos. Debido al extendido uso del controlador PID, se obtiene un equivalente entre la estrategia propuesta y los parámetros de un PID de dos grados de libertad, generalizándose para plantas de primer y segundo orden con retardos. Además, para el caso de retardos variables aleatorios en los canales de sensor-controlador y controlador-actuador además de la presencia de perturbaciones, se desarrolla un predictor junto con un observador de perturbaciones para poder controlar dichos sistemas. Todas las estrategias propuestas se han validado de forma satisfactoria en las plataformas experimentales disponibles. Entre otros aspectos, cabe destacar la eficiencia computacional de las leyes de control propuestas, tanto en fase de diseño y ajuste como en la fase de ejecución. / [CA] En els darrers anys la popularitat dels quadrotors s'ha vist notablement incrementada a causa de la gran varietat d'aplicacions civils que es troben actualment en auge. Entre els principals nínxols de mercat, cal destacar l'elevat potencial en cartografia, agricultura, prevenció d'incendis i, en general, totes aquelles activitats on l'ús d'aquests dispositius supose una millora del rendiment, la seguretat del procés i la reducció de costos. En aquest aspecte, s'espera que l'ús d'aquestes aeronaus s'incremente considerablement en els pròxims anys. Aquest increment de popularitat ha fet que part de la comunitat científica pose el focus d'atenció per resoldre els problemes que presenten actualment. No obstant això, encara que ha evolucionat molt en els darrers anys, actualment existeixen línies de recerca i desenvolupament encaminades a la millora d'aspectes importants com l'autonomia, la robustesa i fiabilitat que permitisca tant augmentar l'eficiència energètica com incrementar la seguretat davant qualsevol possible escenari. L'objectiu d'aquesta tesi és contribuir al desenvolupament d'estratègies de control robustes per fer front a incerteses en el model, no linealitats, pertorbacions externes i retards que puguen afectar el sistema a controlar. Aquest treball es fonamenta en obtindre una estratègia de control basada en estimacions de pertorbacions, amb un ajust senzill i desacoblat del seguiment de la referència i rebuig de pertorbacions. A partir d'aquesta estratègia desenvolupada, es presenten diferents extensions que permeten millorar la robustesa del vehicle. La construcció d'un observador de la pèrdua d'eficiència dels motors, que permeta detectar quan es produeix una fallada crítica i aterrar el vehicle de manera segura. Conjuntament, es desenvolupa un algorisme òptim que permeta estabilitzar els diferents bucles de control en cas que saturen les accions de control dels motors que no corresponen explícitament a les eixides dels bucles de control interns. A causa del ampli ús del controlador PID, s'obté un equivalent entre l'estratègia proposada i els paràmetres d'un PID de dos graus de llibertat, generalitzant-se per a plantes de primer i segon ordre amb retards. A més, per al cas de retards variables aleatoris als canals de sensor-controlador i controlador-actuador a més de la presència de pertorbacions, es desenvolupa un predictor juntament amb un observador de pertorbacions per poder controlar aquests sistemes. Totes les estratègies proposades s'han validat de forma satisfactòria amb les plataformes experimentals disponibles. Entre altres aspectes, cal destacar l'eficiència computacional de les lleis de control proposades, tant en fase de disseny i ajustament com en fase d'execució. / [EN] In recent years the popularity of quadrotors has increased significantly due to the wide variety of civil applications that are currently booming. Among the main market niches, it is worth the high potential in cartography, agriculture, fire prevention and in general, all those activities where the use of these devices can improve performance, process safety and cost reduction. In this regard, the use of these aircraft is expected to increase considerably in the coming years. This increase in popularity has led part of the scientific community to focus on them to solve the problems they have. However, although much progress has been made in recent years, there are currently lines of research and development aimed at improving important aspects such as autonomy, robustness and reliability to increase energy efficiency and safety against any possible scenario. The objective of this thesis is to contribute to the development of robust control strategies to deal with model uncertainties, nonlinearities, external disturbances and delays which may affect the controlled system. This work is based on obtaining a control strategy based on disturbance observers, with a simple and decoupled tuning of reference tracking and disturbance rejection. From this developed strategy, different extensions are developed to improve the robustness of the vehicle: the construction of an observer of the loss of efficiency of the motors, which allows to detect when a critical failure occurs and land the vehicle safely; and the development of an optimal algorithm to stabilize the inner control loops in the case that saturate the control actions of the motors, which do not correspond explicitly to the outputs of the inner control loops. Due to the widespread use of the PID controller, an equivalent tuning is obtained between the proposed strategy and the parameters of a PID of two degrees of freedom, generalizing for first and second order plants with delays. Moreover, for the case of random variable delays in the sensor-controller and controller-actuator channels and the presence of disturbances, a predictor together with a disturbance observer is developed in order to control such systems. All the proposed strategies have been successfully validated on the experimental platforms. Among other aspects, it is worth mentioning the computational efficiency of the proposed control laws, both in the design and adjustment phase and in the execution phase. / Quiero dar gracias a la Universitat Politècnica de València por las ayudas FPI-UPV PAID-01-17 y las ayudas para la movilidad 2019 FPI-UPV sin las cuales no hubiese podido terminar esta tesis. / Balaguer Garín, V. (2024). Diseño de estrategias de control robusto aplicadas a vehículos aéreos no tripulados tipo quadrotor [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204746

[ES] La necesidad de mejorar el consumo de combustible y las emisiones de los sistemas propulsivos de automoción en condiciones reales de conducción es la base de esta tesis. Para ello, se exploran dos ejes: En primer lugar, el control de los sistemas de propulsión. El estado del arte de control en los sistemas propulsivos de automoción se basa en gran medida en el uso de técnicas de optimización que buscan las leyes de control que minimizan una función de coste en un conjunto de condiciones de operación denidas a priori. Estas leyes se almacenan en las ECUs de producción en forma de mapas de calibración de los diferentes actuadores del motor. Las incertidumbres asociadas al conjunto limitado de condiciones en el proceso de calibración dan lugar a un funcionamiento subóptimo del sistema de propulsión en condiciones de conducción real. Por lo tanto, en este trabajo se proponen métodos de control adaptativo que optimicen la gestión de la planta propulsiva a las condiciones esperadas de funcionamiento para un usuario y un caso determinado en lugar de a un conjunto genérico de condiciones. El segundo eje se reere a optimizar, en lugar de los parámetros de control del sistema propulsivo, la demanda de potencia de este, introduciendo al propio conductor en el bucle de control, sugiriéndole las acciones a tomar. En particular, este segundo eje se reere al control de la velocidad del vehículo (conocido popularmente como Eco-Driving en la literatura) en condiciones reales de conducción. Se proponen sistemas de aviso en tiempo real al conductor acerca de la velocidad óptima para minimizar el consumo del vehículo. Los métodos de control desarrollados para cada aplicación se describen en detalle en la tesis y se muestran ensayos experimentales de validación en los casos de estudio diseñados. Ambos ejes representan un problema de control óptimo, denido por un sistema dinámico, unas restricciones a cumplir y un coste a minimizar, en este sentido las herramientas desarrolladas en la tesis son comunes a los dos ejes: Un modelo de vehículo, una herramienta de predicción del ciclo de conducción y métodos de control óptimo (Programación Dinámica, Principio Mínimo de Pontryagin y Estrategia de Consumo Equivalente Mínimo). Dependiendo de la aplicación, los métodos desarrollados se implementaron en varios entornos experimentales: un motor térmico en sala de ensayos simulando el resto del vehículo, incluyendo el resto del sistema de propulsión híbrido y en un vehículo real. Los resultados muestran mejoras signicativas en el rendimiento del sistema de propulsión en términos de ahorro de combustible y emisiones en comparación con los métodos empleados en el estado del arte actual. / [CA] La necessitat de millorar el consum de combustible i les emissions dels sistemes propulsius d'automoció en condicions reals de conducció és la base d'aquesta tesi. Per a això, s'exploren dos eixos: En primer lloc, el control dels sistemes de propulsió. L'estat de l'art de control en els sistemes propulsius d'automoció es basa en gran manera en l'ús de tècniques d'optimització que busquen les lleis de control que minimitzen una funció de cost en un conjunt de condicions d'operació denides a priori. Aquestes lleis s'emmagatzemen en les Ecus de producció en forma de mapes de calibratge dels diferents actuadors del motor. Les incerteses associades al conjunt limitat de condicions en el procés de calibratge donen lloc a un funcionament subòptim del sistema de propulsió en condicions de conducció real. Per tant, en aquest treball es proposen mètodes de control adaptatiu que optimitzen la gestió de la planta propulsiva a les condicions esperades de funcionament per a un usuari i un cas determinat en lloc d'un conjunt genèric de condicions. El segon eix es refereix a optimitzar, en lloc dels paràmetres de control del sistema propulsiu, la demanda de potència d'aquest, introduint al propi conductor en el bucle de control, suggerint-li les accions a prendre. En particular, aquest segon eix es refereix al control de la velocitat del vehicle (conegut popularment com Eco-*Driving en la literatura) en condicions reals de conducció. Es proposen sistemes d'avís en temps real al conductor sobre la velocitat òptima per a minimitzar el consum del vehicle. Els mètodes de control desenvolupats per a cada aplicació es descriuen detalladament en la tesi i es mostren assajos experimentals de validació en els casos d'estudi dissenyats. Tots dos eixos representen un problema de control òptim, denit per un sistema dinàmic, unes restriccions a complir i un cost a minimitzar, en aquest sentit les eines desenvolupades en la tesi són comunes als dos eixos: Un model de vehicle, una eina de predicció del cicle de conducció i mètodes de control òptim (Programació Dinàmica, Principi Mínim de *Pontryagin i Estratègia de Consum Equivalent Mínim). Depenent de l'aplicació, els mètodes desenvolupats es van implementar en diversos entorns experimentals: un motor tèrmic en sala d'assajos simulant la resta del vehicle, incloent la resta del sistema de propulsió híbrid i en un vehicle real. Els resultats mostren millores signicatives en el rendiment del sistema de propulsió en termes d'estalvi de combustible i emissions en comparació amb els mètodes emprats en l'estat de l'art actual. / [EN] The need of improving the real-world fuel consumption and emission of automotive applications is the basis of this thesis. To this end, two verticals are explored: First is the online control of the powertrain systems. In state-of-the-art Optimal Control techniques (such as Dyanmic Programming, Pontryagins Minimum Principle, etc...) are extensively used to formulate the optimal control laws. These laws are stored in the production ECUs in the form of feedforward calibration maps. The unaccounted uncertainities related to the real-world during the powertrain calibration result in suboptimal operations of the powertrain in actual driving. Therefore, adaptive control methods are proposed in this work which, optimise the energy management of the conventional and the HEV powertrain control on real driving mission. The second vertical is regarding the vehicle speed control (popularly known as Eco-Driving in the literature) methods in real driving condition. In particular, speed advisory systems are proposed for real time application on a vehicle. The control methods developed for each application are described in details with their verication and validation on the designed case studies. Apart from the developed control methods, there are three tools that were developed and used at various stages of this thesis: A vehicle model, A driving cycle prediction tool and optimal control methods (dynamic programming, PMP and ECMS). Depending on the application, the developed methods were implemented on the Hardware-In-Loop Internal Combustion Engine testing setup or on a real vehicle. The results show signicant improvements in the performance of the powertrain in terms of fuel economy and emissions in comparison to the state-of-the-art methods. / Pandey, V. (2021). Online Control of Automotive systems for improved Real-World Performance [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/173716

El desarrollo sostenible de las zonas urbanas es un reto de alto interés a nivel mundial. En los años 70 nadie podía haber pensado en la información como un activo de nuestra sociedad. Hoy en día las nuevas tecnologías ponen a nuestro alcance una ingente cantidad de recursos impensable para manejar todos los datos generados por la ciudad. Una gestión adecuada de la ciudad dependerá del continente, de la cantidad y de la naturaleza de los datos y de los recursos e infraestructuras a tener en cuenta. Esto es el inicio de lo que puede hacer cambiar el concepto actual de ciudad permitiendo una mayor conectividad e interacción autónoma, sin intervención humana, entre todos los servicios que caracterizan un núcleo urbano, aproximándonos de este modo a lo que sería la 'ciudad inteligente' o SmartCity. Para desarrollar este concepto, una característica de gran importancia que debe tenerse en cuenta es la movilidad de los elementos que la componen y le dan vida, pues es aquello que permite el día a día en el núcleo urbano. Un elemento muy importante en este contexto es el vehículo eléctrico (FEV, 'Full Electric Vehicle'), por todas las razones que vemos en nuestro trabajo. Para una adecuada puesta en marcha del FEV es necesario integrarlo con el resto de infraestructuras que influyen en la movilidad en la ciudad. Esto permitirá hacer realidad ese nuevo modelo urbano inteligente que pretendemos alcanzar y que es nuestro futuro. Nuestro trabajo ha consistido en investigar y diseñar una solución de interoperabilidad que gestione la utilización del FEV en un entorno urbano, aprovechando las infraestructuras existentes, optimizando los recursos de que disponemos, e integrando las posibilidades de comunicación que las TIC nos ofrecen. Nos planteamos dos objetivos en nuestro trabajo, el primero de los cuales es integrar y poner en marcha el FEV en la SmartCity. Para ello hemos necesitado estudiar las partes más relevantes de un sistema de información centralizado para controlar la autonomía del FEV en la SmartCity, prever la demanda de energía a la red (es decir, estimar la energía total que tendrá que disponer inicialmente la red para atender la posible demanda de energía), controlar la disponibilidad neta de energía en las estaciones de carga de la red y finalmente diseñar el proceso de gestión activa de la demanda que permita optimizar el consumo energético y los precios. Por otra parte, el segundo de nuestros objetivos consiste en estudiar cómo los factores que intervienen en la movilidad dentro de la SmartCity pueden garantizar que el desplazamiento del FEV se lleve a cabo según lo planificado y con ello integrar adecuadamente los FEV en el sistema de movilidad urbano. Es decir, se trata de integrar el entorno de gestión del FEV, estudiado en la primera parte, con el entorno externo al FEV en la SmartCity, proporcionando así una solución global al problema de integración del FEV en el nuevo ecosistema de ciudades europeas. Para ello se requiere optimizar la interacción entre el FEV y los servicios de información meteorológica, de tráfico y de movilidad en la ciudad como son el transporte público, el estacionamiento y el alquiler (e-sharing), además de una necesaria estrategia de predicción del tráfico para la toma anticipada de decisiones. / Sustainable development of urban areas is a challenge of highest interest at global level. Never before could anyone have thought of the information as an asset of our society. The advent of the new technologies have provided us with a huge amount of unthinkable resources to manage the data generated by the city and make urban areas evolve. Nowadays a proper management of the city will depend on the continent, the amount and nature of the data and the resources and infrastructures to be taken into account. This is the beginning of what will make the current concept of city change. The new model of the city we will face is due to a higher connectivity and interaction, without human intervention, among all the services that determine an urban centre. This is an approach to what would be the 'intelligent city' or SmartCity. To develop this concept, a feature of paramount importance is the mobility of the elements that form it and make it live, as it is what supports the daily routine in the urban model. A very important element in this context is the electric vehicle (FEV, 'Full Electric Vehicle'), for all the reasons we see in our work. For a proper launching of the FEV it is necessary to integrate it with the rest of infrastructures that influence the mobility in the city. Our work has consisted of researching and designing an interoperability solution to manage the use of the FEV in the urban landscape. The first of our goals in this work is to put the FEV in place into the SmartCity. To achieve it, it is required to study the most relevant parts of a centralised information system in order to manage the vehicle autonomy, the energy demand in the city, the energy availability in each charge station and a user interface to communite with the system. Moreover, the system will be able to manage, in a proactive way, the needs of the network in order to optimise costs and improve efficiency. On the other hand, the second of our objectives is to study how the factors involved in the mobility within the SmartCity can ensure that FEV mobility is carried out as planned and, with it, conveniently integrate the FEV in the urban mobility system. In other words, our aim is to integrate the FEV management landscape, studied in the first part, with the other agents of mobility into the SmartCity, thus providing a comprehensive solution to the problem of integration of the FEV in the new European cities ecosystem. This requires optimizing the interaction between the FEV and the meteorological information, traffic and mobility services in the city such as public transport, parking and e-sharing, in addition to a necessary traffic forecasting strategy for the early decision-making. / El desenvolupament sostenible de les zones urbanes és un repte d'alt interès a nivell mundial. Fins els anys 70 ningú podia haver pensat en la informació com un actiu de la nostra societat. Avui en dia les noves tecnologies posen al nostre abast una ingent quantitat de recursos impensable per a gestionar totes les dades generades per la ciutat. Una gestió adequada de la ciutat dependrà del continent, de la quantitat i de la naturalesa de les dades i dels recursos i infraestructures a tenir en compte. Això és l'inici del que pot fer canviar el concepte actual de ciutat permetent una major connectivitat i interacció autònoma, sense intervenció humana, entre tots els serveis que caracteritzen un nucli urbà, aproximant d'aquesta manera el que serà la 'ciutat intel·ligent 'o SmartCity. Per desenvolupar aquest concepte, una característica de gran importància que cal tenir en compte és la mobilitat dels elements que la componen i li donen vida, ja que és allò que permet el dia a dia al nucli urbà. Un element molt important en aquest context és el vehicle elèctric (FEV, 'Full Electric Vehicle'), per totes les raons que veiem al nostre treball. Per a una adequada posada en marxa del FEV cal integrar-lo amb la resta d'infraestructures que influeixen en la mobilitat a la ciutat. Això permetrà fer realitat aquest nou model urbà intel·ligent que pretenem assolir. És sense dubte el nostre futur. El nostre treball ha consistit en investigar i dissenyar una solució d'interoperabilitat que gestione la utilització del FEV en un entorn urbà, aprofitant les infraestructures existents, optimitzant els recursos de què disposem, i integrant les possibilitats de comunicació que les TIC ens ofereixen. Ens plantegem dos objectius en el nostre treball, el primer dels quals és integrar i posar en marxa el FEV a la SmartCity. Per a això hem necessitat estudiar les parts més rellevants d'un sistema d'informació centralitzat per controlar l'autonomia del FEV a la SmartCity, preveure la demanda d'energia a la xarxa (és a dir, estimar l'energia total que haurà de disposar inicialment la xarxa per atendre la possible demanda d'energia), controlar la disponibilitat neta d'energia a les estacions de càrrega de la xarxa i finalment dissenyar el procés de gestió activa de la demanda que permeti optimitzar el consum energètic i els preus. D'altra banda, el segon dels nostres objectius consisteix a estudiar com els factors que intervenen en la mobilitat dins de la SmartCity poden garantir que el desplaçament del FEV es dugui a terme segons el planificat i amb això integrar adequadament els FEV en el sistema de mobilitat urbà. És a dir, es tracta d'integrar l'entorn de gestió del FEV, ja estudiat en la primera part, amb l'entorn extern al FEV a la SmartCity, proporcionant així una solució global al problema d'integració del FEV en el nou ecosistema de ciutats europees. Per a això es requereix optimitzar la interacció entre el FEV i els serveis d'informació meteorològica, de trànsit i de mobilitat a la ciutat com són el transport públic, l'estacionament i el lloguer (e-sharing), a més d'una necessària estratègia de predicció del trànsit per a la presa anticipada de decisions. / Fernández Pallarés, V. (2018). Interoperabilidad en el futuro ecosistema europeo de ciudades inteligentes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/106365

[ES] Los estudios realizados en el pasado han demostrado que, a pesar de tener cero emisiones del tubo de escape, un vehículo completamente eléctrico tiene emisiones durante el ciclo de vida. El desarrollo tecnológico a lo largo de los años por parte de la humanidad ha llevado constantemente a un aumento de la dependencia energética. Desafortunadamente, esta energía proviene principalmente de fuentes fósiles. Uno de los principales consumidores de energía de origen fósil es la industria del transporte, que utiliza petróleo y diesel como combustibles. Estos combustibles se queman en motores de combustión interna para producir energía debido a su alto poder calorífico. Dado que estos son combustibles a base de carbono, genera dióxido de carbono durante el proceso, que es un gas de efecto invernadero. Por lo tanto, ha habido un seguimiento y una regulación muy estrictos de los tubos de escape de los automóviles a lo largo de los años. Recientemente, diferentes regiones del mundo han planeado prohibir la venta de vehículos convencionales basados en motores de combustión interna. Por lo tanto, vender solo vehículos con cero emisiones de escape, como vehículos eléctricos de batería y vehículos eléctricos de pila de combustible. Esto se debe principalmente a la intensidad de las emisiones de la combinación de electricidad, para alimentar las baterías y el proceso de fabricación de baterías para vehículos eléctricos de batería. Mientras que los vehículos eléctricos de pila de combustible dependen de la intensidad de emisión de la producción de hidrógeno. Dado que la producción actual de hidrógeno es muy limitada y tiene un alto contenido de carbono, los vehículos eléctricos de batería son los preferidos para reemplazar a los vehículos con motor de combustión interna. Otra razón detrás del impulso de este cambio es la alta eficiencia de los sistemas de propulsión eléctricos. A pesar de eso, es muy difícil para los vehículos eléctricos de batería igualar el rango de conducción de los vehículos con motor de combustión interna debido a la gran diferencia en la densidad de energía de las baterías y los combustibles líquidos. En condiciones reales de conducción, este rango de conducción es aún más reducido, a pesar de tener grandes paquetes de baterías a bordo. Esta es una limitación importante para el uso de vehículos eléctricos de batería, hasta que se desarrolle una infraestructura de carga extensa. Por ello, en esta tesis se evalúa el potencial de reducción de emisiones de los vehículos eléctricos con un enfoque de ciclo de vida para turismos y autobuses. Esto se hace comparando sus emisiones con las de los vehículos diésel convencionales y eléctricos híbridos para ciclos de conducción reales utilizando simulaciones numéricas 0D. Esto se complementa con estudios del costo del ciclo de vida de los diferentes vehículos para ver qué opción de tren motriz puede ser más eficiente. Además, los combustibles sintéticos bajos en carbono también se están evaluando como una solución alternativa para reemplazar el combustible diesel y ver el cambio que puede traer al ciclo de vida de los vehículos con motor de combustión interna. Estas evaluaciones se realizan para diferentes ubicaciones a nivel mundial para observar los factores locales que afectan los resultados. Por lo tanto, este trabajo tiene como objetivo evaluar los resultados del ciclo de vida para los responsables políticos y los fabricantes de automóviles a nivel mundial, tanto de las emisiones como del costo, asociados con cada opción de tren motriz. Como resultado de esta investigación, se observan varios desafíos relacionados con los vehículos eléctricos de batería que deben abordarse antes de su adopción masiva. Por lo tanto, se propone el uso de vehículos híbridos como una solución a corto plazo para abordar la urgencia de reducción de emisiones globales. Lo cual, de hecho, también puede considerarse una solución a largo plazo si funciona con combustibles bajos en carbono. / [CA] Els estudis realitzats en el passat han demostrat que, malgrat tenir zero emissions del tub d'escapament, un vehicle completament elèctric té emissions durant el cicle de vida. El desenvolupament tecnològic al llarg dels anys per part de la humanitat ha portat constantment a un augment de la dependència energètica. Desafortunadament, aquesta energia prové principalment de fonts fòssils. Un dels principals consumidors denergia dorigen fòssil és la indústria del transport, que utilitza petroli i dièsel com a combustibles. Aquests combustibles es cremen en motors de combustió interna per produir energia a causa del seu alt poder calorífic. Atès que són combustibles a base de carboni, genera diòxid de carboni durant el procés, que és un gas d'efecte hivernacle. Per tant, hi ha hagut un seguiment i una regulació molt estrictes dels tubs de fuga dels automòbils al llarg dels anys. Recentment, diverses regions del món han planejat prohibir la venda de vehicles convencionals basats en motors de combustió interna. Per tant, vendre només vehicles amb zero emissions d'escapament, com ara vehicles elèctrics de bateria i vehicles elèctrics de pila de combustible. Això es deu principalment a la intensitat de les emissions de la combinació delectricitat, per alimentar les bateries i el procés de fabricació de bateries per a vehicles elèctrics de bateria. Mentres que els vehicles elèctrics de pila de combustible depenen de la intensitat d'emissió de la producció d'hidrogen. Atès que la producció actual dhidrogen és molt limitada i té un alt contingut de carboni, els vehicles elèctrics de bateria són els preferits per reemplaçar els vehicles amb motor de combustió interna. Una altra raó darrere de l¿impuls d¿aquest canvi és l¿alta eficiència dels sistemes de propulsió elèctrics. Tot i això, és molt difícil per als vehicles elèctrics de bateria igualar el rang de conducció dels vehicles amb motor de combustió interna a causa de la gran diferència en la densitat denergia de les bateries i els combustibles líquids. En condicions reals de conducció, aquest rang de conducció encara és més reduït, tot i tenir grans paquets de bateries a bord. Aquesta és una limitació important per a lús de vehicles elèctrics de bateria, fins que es desenvolupi una infraestructura de càrrega extensa. Per això, en aquesta tesi s"avalua el potencial de reducció d"emissions dels vehicles elèctrics amb un enfocament de cicle de vida per a turismes i autobusos. Això es fa comparant les seves emissions amb les dels vehicles dièsel convencionals i elèctrics híbrids per a cicles de conducció reals utilitzant simulacions numèriques 0D. Això es complementa amb estudis del cost del cicle de vida dels diferents vehicles per veure quina opció de tren motriu pot ser més eficient. A més, els combustibles sintètics baixos en carboni també s'estan avaluant com a solució alternativa per reemplaçar el combustible dièsel i veure el canvi que pot portar al cicle de vida dels vehicles amb motor de combustió interna. Aquestes avaluacions es fan per a diferents ubicacions a nivell mundial per observar els factors locals que afecten els resultats. Per tant, aquest treball té per objectiu avaluar els resultats del cicle de vida per als responsables polítics i els fabricants d'automòbils a nivell mundial, tant de les emissions com del cost, associats amb cada opció de tren motriu. Com a resultat d'aquesta investigació, s'observen diversos desafiaments relacionats amb els vehicles elèctrics de bateria que cal abordar abans de la seva adopció massiva. Per tant, es proposa utilitzar vehicles híbrids com una solució a curt termini per abordar la urgència de reducció d'emissions globals. Això, de fet, també es pot considerar una solució a llarg termini si funciona amb combustibles baixos en carboni. / [EN] Several studies in the past have shown that despite having zero tailpipe emissions in a fully electric vehicle, it does have emissions when evaluated on a life cycle basis. Technology development over the years by humankind has constantly led to an increase in energy dependence. Unfortunately, this energy comes mainly from fossil-based sources that are limited. One major consumer of fossil-based energy sources is the transportation industry, which uses fossil-based petrol and diesel as fuels. These fuels are burned in internal combustion engines to produce energy due to their high calorific value. Since these are carbon-based fuels, it generates carbon dioxide during the combustion process, which is a greenhouse gas and leads to global warming. Therefore, there has been very strict monitoring and regulation of its emissions from the automotive tailpipes over the years. In recent years, different regions across the world have planned to completely stop the sale of conventional internal combustion engine-based vehicles. Thus, selling only zero tailpipe emission vehicles such as battery electric vehicles and fuel cell electric vehicles. This is primarily due to the emission intensity of the electricity mix used to power the batteries and from the battery manufacturing process for battery electric vehicles. At the same time, the fuel cell vehicle depends mainly on the emission intensity of hydrogen production. Since current hydrogen production is very limited and carbon-intensive, battery electric vehicles are highly favoured to replace internal combustion engine vehicles soon. Another reason behind the push for this shift is the high efficiency of electric powertrains. Despite that, it is very challenging for battery electric vehicles to match the driving range of internal combustion engine vehicles due to the large difference in the energy density of batteries and liquid fuels, currently. Further, in real driving conditions, this driving range is even more reduced for electric vehicles, even after having large battery packs on board. This is a major limitation for battery electric vehicles, especially for the ones meant for long haul routes, until an extensive charging infrastructure is developed. Therefore, in this thesis, the emission reduction potential of electric vehicles is evaluated following a life cycle approach for passenger cars and city buses. This is done by comparing their emissions with that of conventional diesel and hybrid electric vehicles for real driving cycles by means of 0D numerical simulations. This is complemented with life cycle cost studies for the different vehicles to see which powertrain option can be efficient in terms of emissions but also cost. Moreover, low-carbon synthetic fuels are also evaluated as an alternative drop-in solution to replace diesel fuel and see the change it can bring on a life cycle basis for hybrid and conventional internal combustion engine vehicles. These evaluations are done for different locations globally to observe the local factors that affect the results of each powertrain option for the two vehicle segments. Thus, this work is intended to evaluate the life cycle results for the policymakers and automobile manufacturers globally, for the emissions as well as the cost associated with each powertrain option. As an outcome of this research, several challenges are observed related to emissions and cost of the battery electric vehicles that need to be addressed before their mass adoption. Hence, the use of hybrid vehicles as a short-term solution to address the global emission reduction urgency is proposed for the road transportation sector. Which, in fact, may also be considered a long-term solution if powered with low-carbon fuels. / Tripathi, S. (2023). Life Cycle Analysis of Different Powertrain Technologies for Decarbonising Road Transportation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196725