Tesis por compendio / [ES] En la actualidad, existe una creciente necesidad de cambiar el modelo energético global basado en combustibles fósiles por un modelo cien por cien renovable, proceso conocido como "transición energética". Sin embargo, la mayoría de los recursos de generación renovables no son gestionables y presentan una fuerte variabilidad en su producción de energía difícilmente predecible, lo que requiere de un sistema eléctrico más flexible para poder operarse de forma segura. Por otro lado, las tecnologías de la información y la comunicación han evolucionado rápidamente como resultado del proceso de digitalización y de los continuos desarrollos en este campo, permitiendo a sectores como el eléctrico evolucionar hacia nuevos modelos más avanzados como las "redes inteligentes". Todo esto hace que la respuesta de la demanda (capacidad de modificar la forma de consumir energía en función de una señal externa) pueda ofrecerse como un recurso valioso a los operadores del sistema eléctrico, permitiendo a los consumidores más activos reducir su coste energético, lo que aumenta su competitividad y ayuda a la transición energética. La presente tesis tiene como objetivo general el desarrollo de una metodología y de las herramientas de apoyo necesarias que permitan fundamentalmente plantear soluciones destinadas a la resolución de las barreras más importantes en relación con la participación de los recursos flexibles en la operación del sistema eléctrico. Asimismo, permiten determinar la estrategia óptima de participación de grandes y medianos consumidores en productos y mercados en los que los recursos flexibles sean económicamente competitivos y técnicamente fiables. Este objetivo se ha abordado mediante el cumplimiento de cuatro objetivos específicos, que se han traducido en la realización de un conjunto de modelos, metodologías y herramientas que dan cumplimiento a cada uno de ellos. En este sentido, la tesis se ha dividido en cuatro desarrollos interrelacionados a partir de sus resultados. En primer lugar, se ha propuesto una novedosa arquitectura conceptual del sistema eléctrico para integrar los futuros mercados de electricidad, destinada a establecer un marco de referencia más adecuado para la explotación de los recursos energéticos distribuidos y de demanda. En segundo lugar, se ha elaborado una metodología para la estandarización y validación de los recursos flexibles que pueden ofrecer los consumidores, y que podría servir como base para la creación de un proceso de certificación de productos de demanda. En tercer lugar, se ha desarrollado una primera herramienta de planificación a medio plazo que, partiendo de la caracterización y evaluación técnico-económica de los recursos flexibles obtenida con la metodología anterior, permite ayudar a los propios consumidores a evaluar la rentabilidad asociada a las diferentes estrategias de participación en un mercado de operación específico utilizando sus procesos de consumo flexibles. Por último, se ha llevado a cabo una segunda herramienta destinada a optimizar la programación de la operación para el día siguiente de los recursos de demanda de un determinado consumidor participando en un mercado previamente seleccionado a partir de los resultados de la herramienta anterior y, por tanto, ofreciéndole en definitiva el apoyo técnico y las herramientas necesarias para maximizar el beneficio asociado a dicha participación. Las metodologías y herramientas desarrolladas han sido validadas mediante su aplicación a un caso de estudio compuesto por tres consumidores industriales pertenecientes a segmentos con una elevada replicabilidad en Europa (industria papelera, industria cárnica y centro logístico de producto refrigerado). Los resultados de la tesis permiten afirmar que se ha dado un paso relevante dentro de la investigación en este campo para ayudar a la implantación de sistemas eléctricos sostenibles mediante una participación / [CA] En l'actualitat, existeix una creixent necessitat de canviar el model energètic global basat en combustibles fòssils per un model cent per cent renovable, procés conegut com a transició energètica. Per a dur-ho a terme, és important tindre en compte que la majoria dels recursos de generació renovables no són gestionables i presenten una forta variabilitat en la seua producció d'energia difícilment predictible, la qual cosa fa necessari que el sistema elèctric haja de ser més flexible per a poder operar-se de manera segura. D'altra banda, les tecnologies de la informació i la comunicació han evolucionat ràpidament a conseqüència del procés de digitalització i dels continus desenvolupaments en aquest camp, la qual cosa ha permés a sectors com l'elèctric evolucionar cap a nous models més avançats com les xarxes intel·ligents. Tots aquests canvis fan que la resposta de la demanda (capacitat de modificar la manera de consumir energia en funció d'un senyal extern) puga oferir-se com un recurs valuós als operadors del sistema elèctric, permetent als consumidors més actius tindre una oportunitat per a reduir el seu cost energètic, podent ser més competitius i ajudar en la transició energètica. La present tesi doctoral té com a objectiu general el desenvolupament d'una metodologia i de les ferramentes de suport necessàries que permet fonamentalment plantejar solucions destinades a la resolució de les barreres més importants en relació amb la participació dels recursos flexibles en l'operació del sistema elèctric. Addicionalment, permeten determinar l'estratègia òptima de participació de grans i mitjans consumidors en productes i mercats en els quals els recursos flexibles siguen econòmicament competitius i tècnicament fiables. Aquest objectiu general s'ha abordat mitjançant el compliment de quatre objectius específics, que s'han traduït en la realització d'un conjunt de models, metodologies i ferramentes que donen compliment a cadascun d'ells. En aquest sentit, la tesi s'ha dividit en quatre desenvolupaments interrelacionats a partir dels seus resultats. En primer lloc, s'ha proposat una nova arquitectura conceptual del sistema elèctric per a integrar els futurs mercats d'electricitat, destinada a establir un marc de referència més adequat per a l'explotació dels recursos energètics distribuïts i de demanda. En segon lloc, s'ha elaborat una metodologia per a l'estandardització i validació dels recursos flexibles que poden oferir els consumidors, i que podria servir com a base per a la creació d'un procés de certificació de productes de demanda. En tercer lloc, s'ha desenvolupat una primera ferramenta de planificació a mitjà termini que, partint de la caracterització i avaluació tecnicoeconòmica dels recursos flexibles obtinguda amb la metodologia anterior, permet ajudar als mateixos consumidors a avaluar la rendibilitat associada a les diferents estratègies de participació en un mercat d'operació específic utilitzant els seus processos de consum flexibles. Finalment, s'ha dut a terme una segona ferramenta destinada a optimitzar la programació de l'operació per a l'endemà dels recursos de demanda d'un determinat consumidor participant en un mercat prèviament seleccionat a partir dels resultats de la ferramenta anterior i, per tant, oferint-li en definitiva el suport tècnic i les ferramentes necessàries per a maximitzar el benefici associat a aquesta participació. Les metodologies i ferramentes desenvolupades han sigut validades mitjançant la seua aplicació a un cas d'estudi compost per tres consumidors industrials que pertanyen a segments amb una elevada replicabilitat a Europa (indústria paperera, indústria del sector carni i centre logístic de producte refrigerat). Els resultats de la tesi permeten afirmar que s'ha realitzat un pas rellevant dins de la investigació en aquest camp per tal d'ajudar a la implantació de sistemes d'energia elèctrica sosteni / [EN] The ever-increasing need for electricity in our global and advanced society, along with the requirements to preserve the environment, have forced a fast growth of the use of primary renewable sources to produce it. The process of replacing the current fossil primary sources with renewable ones to produce electricity is known as the "Energy Transition". This transition is conditioned for the highly volatile, intermittent, and unpredictable nature of renewable energy sources. In this sense, two options exist to ensure the security of supply in power systems with a high share of renewable generation: either very robust, redundant, and expensive electricity systems with overcapacity or an electricity system with new and enhanced flexibility resources. Fortunately, relevant and advanced parallel developments in the technology, mainly in the control, information and communication fields have allowed the digitalization of the electricity supply systems towards the "smart grid" paradigm. One of the pillars of smart grids is the opportunity that arises for energy consumers to reduce the cost of their energy bill by modifying the electricity consumption. According to external inputs (e.g. prices), consumers can provide to energy markets and system operators competitive "Demand Response Resources" (DRR) that will significantly enhance the required system flexibility to facilitate the transition to a decarbonized system. The thesis's main objective is to develop a new methodology as well as the necessary associated models and tools to overrun the main barriers that prevent the participation of large and medium electricity consumers in the electricity supply activities. Additionally, these tools allow determining the optimal strategy for the participation of large and medium electricity consumers in products and markets where flexible resources can be economically competitive and technically reliable. Four complimentary and correlated sub-objectives have been fulfilled to address the main objective. First, the thesis proposes an original conceptual architecture for future Smart-Markets in order to establish a more suitable framework for DRR trading and implementation. Second, the research aims to solve the need to have "firm" DRR in the way that DRR can be considered reliable resources. This has been dealt with in the second sub-objective where a new methodology to standardize and validate the DRR offered by the customers has been developed and justified. This methodology can be used to regulate a "certification" process for DRR. The two final sub-objectives are related to provide the customer with valuable knowledge and tools to make feasible the DRR offers generation in the long and short term. The third sub-objective is related to the need for the DRR provider to plan in the medium term (a few years ahead) the strategy for the demand participation and assess the necessary investments. A planning tool has been developed to meet that objective. Finally, the last sub-objective deals with the need of the customer to program the operation of their demand resources in the short term (one day ahead at most) by optimizing all the available resources and prices. Consequently, complementary to medium-term planning tool, a day-ahead optimization tool has been created for that purpose. All methodologies and tools researched in this Ph.D. have been validated through its application to three different industrial environments and customers in sectors with high replicability all over Europe: a paper factory, a meat processing factory, and logistic centres with high freezing and refrigerating needs. The results and justified conclusions allow stating that a relevant step in the research of the implementation of more sustainable energy systems has been produced by enhancing more committed and dynamic participation of the demand side resources. / Rodríguez García, J. (2021). Metodología para la optimización del beneficio de la respuesta de la demanda en consumidores industriales: caracterización por procesos y aplicación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165574 / Compendio

Ende der 1970er Jahre sah sich die SED in der DDR gezwungen angesichts hoher Auslandsverschuldung und gestiegener Importpreise für fossile Energieträger stärker in heimische Energiequellen und rationellere Energieanwendung zu investieren. In diesem Kontext und um Anschluss an die internationale Entwicklung zu halten wurde Ende der 1970er und in den 1980er Jahren die Nutzung oberflächennaher und tiefer Geothermie gefördert. Im Rahmen dieser Arbeit wird neben einer chronologischen Darstellung der Geothermieförderung in der DDR eine Einordnung in deren Energiepolitik, der Wärmeversorgung und der Förderung anderer erneuerbarer Energien geleistet. Aufgrund des geringen historischen Forschungsstandes zur Geothermie und der Wärmeversorgung in der DDR allgemein wurde dieser Arbeit ein explorativer Ansatz zugrunde gelegt. Als Quellenbasis dienten unter anderem Artikel aus wissenschaftlichen Zeitschriften der DDR und verschiedene Archivbestände. Ende der 1970er Jahre bis 1983 versuchte die SED den Einsatz von Wärmepumpen für die Wärmeversorgung zu fördern. Obwohl zahlreiche Pilotprojekte wie die Wärmepumpenheizzentrale Dresden fertiggestellt wurden stießen die politischen Planvorgaben auf materielle Engpässe und wenig Nachfrage in der Wärmeversorgung. Nach der abrupten Reduzierung der Zielvorgaben für die Wärmepumpenförderung wurde ab 1984 mit besonderem politischem Interesse die Tiefengeothermie gefördert und hierfür der Spezialbetrieb VEB Geothermie Neubrandenburg gegründet. Von den geplanten Anlagen zur Versorgung von Wohngebieten mit insgesamt 110 MW thermischer Leistung konnten bis zum Ende der DDR tiefengeothermische Heizzentralen in Waren, Neubrandenburg und Prenzlau fertiggestellt werden, was 22% der geplanten Leistung entsprach. Somit scheiterte auch das Großprojekt einer geothermischen Wärmeversorgung von Schwerin. Grund waren unter anderem übersteigerte Planvorgaben, der materielle Mangel in der Wirtschaft der DDR und nicht ausreichende Erfahrungen mit der jungen Technologie. / At the end of the 1970s the socialist party of the GDR was forced by high debts in foreign currency and risen import prices for fossil fuels to invest in indigenous energy sources and more rational energy applications. In this context and to take pace with the international development the SED began at the end of the 1970s and during the 1980s to support the use of geothermal heating. This thesis consists of a chronological representation of the geothermal energy support in the GDR and contextualizes East German energy policy, heat supply and use of other renewable energy sources. Historical sources consist to the main extent on archive material and scientific papers from the GDR. Until 1983 the SED tried to promote the application of heat pumps for heat supply. Even though several pilot projects like the heat pump station in Dresden were successfully erected, the political plan targets collided with material short supply and low demand in the heating business. After the sudden reduction of the political targets concerning heat pumps, special political interest was given to geothermal energy in higher depths since 1984. Therefore a special company the VEB Geothermie Neubrandenburg was founded. From the planned stations for heat supply of residential areas with a total power of 110 MW only 22% were actually finished until the end of the GDR in 1990. Those stations were located in Waren, Neubrandenburg and Prenzlau in the northern part of East Germany. Consequently failed the major project of a geothermal heat supply of the city of Schwerin. Reasons were excessive plan targets, the material short supply in the East German economy and a lack of experiences in the young technology.

There is a need for cleaner technology initiatives into the Bottom of the Pyramid (BoP) market to combat the effects of climate change. The difficulty of these initiatives lies in their business model innovation process, as those organisations struggle in finding adequate strategies to establish their business in the BoP market. The BoP market is characterised as highly uncertain, which makes the operation of businesses challenging. Hereby the thesis aims at answering the question on how organisational learning occurs in business model innovation in the BoP market. Through a case study approach, the thesis intends to understand the requirements to establish a functioning business model by analysing organisational learning under business model innovation within the BoP market. This has been realised through a three week field study in Northern Mozambique, observing the market introduction of a cleantech company operating in this context. Hereby the business model innovation process and the environment of operation was analysed. This research contributes to the current discussion of business model innovation in BoP markets by detecting organisational learning as a useful mechanism and adding relevant insights on how organisational learning occurs in this specific context. Therefore the study opens the discussion on organisational learning in business model innovation in the context of the BoP market by asking for further studies on the topic.

Ende der 1970er Jahre sah sich die SED in der DDR gezwungen angesichts hoher Auslandsverschuldung und gestiegener Importpreise für fossile Energieträger stärker in heimische Energiequellen und rationellere Energieanwendung zu investieren. In diesem Kontext und um Anschluss an die internationale Entwicklung zu halten wurde Ende der 1970er und in den 1980er Jahren die Nutzung oberflächennaher und tiefer Geothermie gefördert. Im Rahmen dieser Arbeit wird neben einer chronologischen Darstellung der Geothermieförderung in der DDR eine Einordnung in deren Energiepolitik, der Wärmeversorgung und der Förderung anderer erneuerbarer Energien geleistet. Aufgrund des geringen historischen Forschungsstandes zur Geothermie und der Wärmeversorgung in der DDR allgemein wurde dieser Arbeit ein explorativer Ansatz zugrunde gelegt. Als Quellenbasis dienten unter anderem Artikel aus wissenschaftlichen Zeitschriften der DDR und verschiedene Archivbestände. Ende der 1970er Jahre bis 1983 versuchte die SED den Einsatz von Wärmepumpen für die Wärmeversorgung zu fördern. Obwohl zahlreiche Pilotprojekte wie die Wärmepumpenheizzentrale Dresden fertiggestellt wurden stießen die politischen Planvorgaben auf materielle Engpässe und wenig Nachfrage in der Wärmeversorgung. Nach der abrupten Reduzierung der Zielvorgaben für die Wärmepumpenförderung wurde ab 1984 mit besonderem politischem Interesse die Tiefengeothermie gefördert und hierfür der Spezialbetrieb VEB Geothermie Neubrandenburg gegründet. Von den geplanten Anlagen zur Versorgung von Wohngebieten mit insgesamt 110 MW thermischer Leistung konnten bis zum Ende der DDR tiefengeothermische Heizzentralen in Waren, Neubrandenburg und Prenzlau fertiggestellt werden, was 22% der geplanten Leistung entsprach. Somit scheiterte auch das Großprojekt einer geothermischen Wärmeversorgung von Schwerin. Grund waren unter anderem übersteigerte Planvorgaben, der materielle Mangel in der Wirtschaft der DDR und nicht ausreichende Erfahrungen mit der jungen Technologie.:1. Einleitung 3 2. Energiepolitik in der DDR 7 2.1 Energiepolitik der SED 7 2.2 Regenerative Energiequellen in der Energiepolitik 9 3. Erdwärme in der Energiewirtschaft der DDR 13 3.1 Akteure der Energiewirtschaft 13 3.2 Wärmeversorgung 15 3.3 Nutzung regenerativer Energiequellen 18 4. Oberflächennahe und tiefe Geothermie 22 4.2 Wärmepumpen zur Nutzung von Umweltwärme 22 4.2.1 Wärmepumpen für die rationelle Energieanwendung 22 4.2.2 Fallbeispiel Wärmepumpen-Heizzentrale Dresden 28 4.2.3 Vorzeitiges Ende der Wärmepumpenförderung 33 4.3 Tiefengeothermie im Norden der DDR 35 4.3.1 Hohe Erwartungen an die Tiefengeothermie 35 4.3.2 Grenzen der Leistungsfähigkeit des VEB Geothermie 41 5. Zusammenfassung 48 Literatur 51 Archivalische Quellen 54 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 56 Abkürzungsverzeichnis 57 Physikalisch-technischer Anhang 58 / At the end of the 1970s the socialist party of the GDR was forced by high debts in foreign currency and risen import prices for fossil fuels to invest in indigenous energy sources and more rational energy applications. In this context and to take pace with the international development the SED began at the end of the 1970s and during the 1980s to support the use of geothermal heating. This thesis consists of a chronological representation of the geothermal energy support in the GDR and contextualizes East German energy policy, heat supply and use of other renewable energy sources. Historical sources consist to the main extent on archive material and scientific papers from the GDR. Until 1983 the SED tried to promote the application of heat pumps for heat supply. Even though several pilot projects like the heat pump station in Dresden were successfully erected, the political plan targets collided with material short supply and low demand in the heating business. After the sudden reduction of the political targets concerning heat pumps, special political interest was given to geothermal energy in higher depths since 1984. Therefore a special company the VEB Geothermie Neubrandenburg was founded. From the planned stations for heat supply of residential areas with a total power of 110 MW only 22% were actually finished until the end of the GDR in 1990. Those stations were located in Waren, Neubrandenburg and Prenzlau in the northern part of East Germany. Consequently failed the major project of a geothermal heat supply of the city of Schwerin. Reasons were excessive plan targets, the material short supply in the East German economy and a lack of experiences in the young technology.:1. Einleitung 3 2. Energiepolitik in der DDR 7 2.1 Energiepolitik der SED 7 2.2 Regenerative Energiequellen in der Energiepolitik 9 3. Erdwärme in der Energiewirtschaft der DDR 13 3.1 Akteure der Energiewirtschaft 13 3.2 Wärmeversorgung 15 3.3 Nutzung regenerativer Energiequellen 18 4. Oberflächennahe und tiefe Geothermie 22 4.2 Wärmepumpen zur Nutzung von Umweltwärme 22 4.2.1 Wärmepumpen für die rationelle Energieanwendung 22 4.2.2 Fallbeispiel Wärmepumpen-Heizzentrale Dresden 28 4.2.3 Vorzeitiges Ende der Wärmepumpenförderung 33 4.3 Tiefengeothermie im Norden der DDR 35 4.3.1 Hohe Erwartungen an die Tiefengeothermie 35 4.3.2 Grenzen der Leistungsfähigkeit des VEB Geothermie 41 5. Zusammenfassung 48 Literatur 51 Archivalische Quellen 54 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 56 Abkürzungsverzeichnis 57 Physikalisch-technischer Anhang 58

The operation of electric grids depends on the balance between the electric generation and the demand. In France, the Transmission System Operator, RTE, is responsible for the stability and the security of the grid. Today, the electric generation follows the variations of the demand. However, environmental concerns prompt to develop new strategies and policies for Energy Transition. The development of Smart Grids, the uncertain future of nuclear generation, the massive integration of renewable sources are the focus of those. Furthermore, renewable energies generation is intermittent and can not be controlled. The current strategy for the balance between generation and demand is challenged. The electric grid has to be readjusted by adding more electric flexibility to ensure its stability. The electric flexibility is usually associated to storage technologies as batteries or pumping stations. A state of art review is used to define this notion and to evaluate the technological and economic maturity of different electric flexibility vectors. The following report is based on a selection of prospective scenarios, development plans already launched in France, proposing a significant share of renewable energies in a future energy mix and current French energy data. Two studies were carried out : one at a regional level, for Bretagne and one at national level for France. An evaluation at 2050 is carried out to determine the load factors of intermittent energies, consumption and residual demand in Bretagne. On the basis of these prospective estimates, a need for electric flexibility can be determined for the Bretagne region. This first study highlights an issue related to future needs for electric flexibility. However, since the balance between production and consumption is achieved at a national level, a second study on France is necessary. The French need for electric flexibility is then estimated through a linear optimization that evaluates the energy production required to achieve a generation/consumption balance taking into account energy sources merit order. / Det franska elnätets funktion beror på balansen mellan elproduktionen och efterfrågan. Transmissionssystemoperatören, RTE, ansvarar för nätets stabilitet och säkerhet. Idag följer den elektriska generationen variationerna i efterfrågan. Miljömässiga frågor är emellertid snabba för att utveckla nya strategier och strategier för energiövergång. Utvecklingen av Smart Grids, den osäkra framtiden för kärnkraftsproduktion, den massiva integrationen av förnybara källor är deras fokus. Vidare är generering av förnybara energikällor intermittent och kan inte kontrolleras. Den nuvarande strategin för balans mellan produktion och efterfrågan utmanas. Elnätet måste justeras genom att lägga till mer elektrisk flexibilitet för att säkerställa stabiliteten. Den elektriska flexibiliteten är vanligtvis förknippad med lagringsteknik som batterier eller pumpstationer. En allmänt erkända tekniska används för att definiera denna uppfattning och att utvärdera den tekniska och ekonomiska mognaden hos olika elektriska flexibilitetsvektorer. Följande undersökningar grundar sig på ett urval av framtida scenarier, utvecklingsplaner som redan lanserats i Frankrike, och föreslår en betydande andel förnybara energikällor i en framtida energimix och nuvarande franska energidata. Två studier utfördes på olika perimetrar: på Bretagne-regionen och i Frankrike. En utvärdering vid 2050 utförs för att bestämma belastningsfaktorerna för intermittent energi, förbrukning och återstående efterfrågan i Bretagne. På grundval av dessa framtida uppskattningar kan ett behov av elektrisk flexibilitet bestämmas för Bretagne-regionen. Denna första studie lyfter fram ett problem som rör framtida behov av elektrisk flexibilitet. Men eftersom balansen mellan produktion och konsumtion uppnås på nationell nivå krävs en andra studie om Frankrike. Det franska behovet av elektrisk flexibilitet uppskattas sedan genom en linjär optimering som utvärderar den energiproduktion som krävs för att uppnå en generation / konsumtionsbalans med hänsyn tagen till energikällans meriteringsordning. / Le fonctionnement du réseau électrique français repose sur l’équilibre entre la production et la consommation d’électricité. Le gestionnaire du réseau de transport, RTE, est responsable de la stabilité et de la sécurité du réseau. Aujourd’hui, la production électrique s’adapte aux variations de la consommation. Cependant, des préoccupations environnementales incitent à la mise en place de nouvelles stratégies et politiques pour la transition énergétique. Le développement d’un réseau intelligent, l’avenir incertain du nucléaire et l’intégration massive d’énergies renouvelables sont au centre de celles-ci. De plus, la production électrique des énergies renouvelables s’avère intermittente et fatale. La stratégie actuelle du maintien de l’équilibre production/consommation est remise en question. Le système électrique doit être repensé en y intégrant plus de flexibilité électrique pour en garantir la stabilité. La flexibilité électrique est usuellement associée aux technologies de stockage comme les batteries électrochimiques et les STEP hydrauliques. Un état de l’art permet de définir précisément cette notion et d’évaluer la maturité technologique et économique en France de ces différents vecteurs de flexibilité électrique. L’objet des recherches suivantes est basé sur une sélection de scénarios prospectifs, de plans de développement d’ores et déjà lancés en France, proposant une part importante d’énergies renouvelables dans un futur mix énergétique et des données énergétiques actuelles françaises. Deux études ont été menées sur différents périmètres : sur la région Bretagne et sur la France entière. Une évaluation à 2050 est effectuée pour déterminer facteurs de charge des énergies intermittentes, consommation et demande résiduelle en Bretagne. A partir de ces estimations prospectives, un besoin en flexibilité peut être déterminé sur le périmètre de la Bretagne. Cette première étude permet de mettre en exergue une problématique liée aux futurs besoins de flexibilité électrique. Cependant, l’équilibre entre production et consommation étant réalisé à un niveau national, une seconde étude sur le périmètre français est nécessaire. Le besoin français en flexibilité est alors estimé par le biais d’une optimisation linéaire qui évalue la production énergétique nécessaire pour obtenir un équilibre production/consommation en tenant compte de la préséance économique.

<p dir="ltr">The urgent global shift towards decarbonization necessitates the development of robust frameworks to navigate the complex technological, financial, and regulatory challenges emerging in the clean energy transition. Furthermore, the increased adoption of renewable energy sources (RES) is correlated to the exponential growth in weather data research over the last few years. This circular relationship, where big data drives renewable growth, which feeds back the data pipeline, serves as the primary focus of this study: the development of computational tools across diverse spatial and temporal scales for the optimal design and operation of renewable energy-based systems. Two scales are considered, differentiated by their primary objectives and techniques used. </p><p dir="ltr"> In the first one, the integration of probabilistic forecasts into the operations of RES microgrids (MGs) is studied in detail. It is revealed that longer scheduling horizons can reduce dispatch costs but at the expense of forecast accuracy due to increased prediction accuracy decay (PAD). To address this, a novel method that determines how to split the time horizon into timeblocks to minimize dispatch costs and maximize forecast accuracy is proposed. This forms the basis of an optimal rolling horizon strategy (ORoHS) which schedules distributed energy resources over varying prediction/execution horizons. Results offer Pareto-optimal fronts, showing the trade-offs between cost and accuracy at varying confidence levels. Solar power proved more cost-effective than wind power due to lower variability, despite wind’s higher energy output. The ORoHS strategy outperformed common scheduling methods. In the case study, it achieved a cost of \$4.68 compared to \$9.89 (greedy policy) and \$9.37 (two-hour RoHS). The second study proposes the Caribbean Energy Corridor (CEC) project, a novel, ambitious initiative that aims to achieve total grid connectivity between the Caribbean islands. The analysis makes use of thorough data procedures and optimization methods for the resource assessment and design tasks needed to build such an infrastructure. Renewable energy potentials are quantified under different temporal and spatial coverages to maximize usage. Prioritizing offshore wind development, the CEC’s could significantly surpass anticipated growth in energy demand, with an estimated installed capacity of 34 GW of clean energy upon completion. The corridor is modeled as an HVDC grid with 32 nodes and 31 links. Underwater transmission is optimized with a Submarine-Cable-Dynamic-Programming (SCDP) algorithm that determines the best routes across the bathymetry of the region. It is found that the levelized cost of electricity remains on the low end at \$0.11/kWh, despite high initial capital investments. Projected savings reach \$ 100 billion when compared with ”business-as-usual” scenarios and the current social cost of carbon. Furthermore, this infrastructure has the potential to create around 50,000 jobs in construction, policy, and research within the coming decades, while simultaneously establishing a robust and sustainable energy-water nexus in the region. Finally, the broader implications of these works are explored, highlighting their potential to address global challenges such as energy accessibility, prosperity in conflict zones, and sharing these discoveries with the upcoming generations.</p>

Tesis por compendio / [ES] La creciente atención global hacia la sostenibilidad y la economía circular ha generado una necesidad urgente de modelos que faciliten la transición de las industrias hacia cadenas de valor más sostenibles y circulares. Esta tesis doctoral se centra en mejorar la sostenibilidad y la circularidad dentro de la cadena de valor fotovoltaica (FV) en España. El objetivo principal es desarrollar un modelo para evaluar y gestionar los impactos ambientales, sociales, económicos y de gobernanza asociados con el sector FV. Para lograr este objetivo, la investigación consta de ocho estudios, incluyendo cuatro artículos de revistas indexadas (tres publicados y uno en proceso), además de artículos académicos nacionales e internacionales y un capítulo de libro. Una contribución importante de esta investigación es el desarrollo del "Modelo Infinito", un modelo teórico-práctico diseñado para abordar las brechas de investigación en la literatura académica. Este modelo cambia el enfoque de los modelos económicos lineales tradicionales a un enfoque circular, integrando el pensamiento sistémico. Utiliza un proceso de tres fases ¿ diagnóstico, acción y evaluación¿ para facilitar la transición de las cadenas de valor. El modelo es ágil, permitiendo una adaptación y crecimiento continuos a medida que surgen nuevos conocimientos. Examina las relaciones entre los actores en los niveles micro, meso y macro, promoviendo soluciones sostenibles y circulares de manera integrada. El Marco Infinito fue validado dentro de la cadena de valor FV en España, donde el potencial de desarrollo circular y sostenible enfrenta desafíos significativos. A pesar de las condiciones favorables para el crecimiento, como la abundante irradiación solar y la estabilidad regulatoria, obstáculos como la oposición pública y la escasez de mano de obra calificada dificultan el progreso. La aplicación del modelo implicó un proceso de consulta en tres etapas con expertos en fabricación, instalación, distribución de energía y procesos de fin de vida. Esta validación proporcionó información útil a través de un análisis de puntos críticos basado en el ciclo de vida, con un enfoque en las dimensiones ambientales, de gobernanza, económicas y sociales. La investigación subraya la eficacia del método en la promoción de la sostenibilidad y la circularidad, validado por actores clave dentro de la cadena de valor FV. Los conocimientos obtenidos pueden orientar las decisiones políticas y las prácticas industriales, ayudando a las organizaciones a incorporar principios de sostenibilidad en sus operaciones, mejorando así su resiliencia y competitividad. Sin embargo, se identificaron varias limitaciones, como la dependencia de bases de datos específicas para la revisión sistemática de la literatura y la necesidad de una mayor validación empírica del Modelo Infinito en diferentes sectores. Las futuras líneas de investigación incluyen la ampliación de la revisión sistemática de la literatura a otros idiomas y bases de datos, el desarrollo de nuevos modelos para la creación de valor y la ampliación de la validación del modelo en organizaciones y sectores diversos. Además, la integración de conocimientos de otras disciplinas, como la sociología, la psicología y la ciencia política, podría enriquecer aún más el enfoque del modelo para promover la sostenibilidad y la circularidad. / [CA] L'èmfasi global creixent en la sostenibilitat i l'economia circular ha portat a una necessitat urgent de marcs comprehensius que faciliten la transició de les indústries cap a cadenes de valor més sostenibles i circulars. Aquesta tesi doctoral se centra en millorar la sostenibilitat i la circularitat dins de la cadena de valor fotovoltaica (FV) a Espanya. L'objectiu principal és desenvolupar un marc complet per avaluar i gestionar els impactes ambientals, socials, econòmics i de governança associats al sector FV. Per aconseguir aquest objectiu, la investigació consta de huit estudis, incloent-hi quatre articles de revistes indexades (tres publicats i un enviat), a més d'articles acadèmics nacionals i internacionals i un capítol de llibre. Una contribució important d'aquesta investigació és el desenvolupament del "Marc Infinit", un model teòric-pràctic dissenyat per a abordar les llacunes de la investigació en la literatura acadèmica. Aquest marc canvia l'enfocament dels models econòmics lineals tradicionals cap a un enfocament circular, integrant el pensament sistèmic. Utilitza un procés de tres fases ¿ diagnòstic, acció i avaluació¿ per a facilitar la transició de les cadenes de valor. El marc és àgil, permetent una adaptació i un creixement continu a mesura que sorgeixen nous coneixements. Examina les relacions entre els actors en els nivells micro, meso i macro, promovent solucions sostenibles i circulars de manera integrada. El Marc Infinit va ser validat dins de la cadena de valor FV a Espanya, on el potencial de desenvolupament circular i sostenible s'enfronta a desafiaments significatius. Malgrat les condicions favorables per al creixement, com l'abundant irradiació solar i l'estabilitat reguladora, obstacles com l'oposició pública i l'escassetat de mà d'obra qualificada dificulten el progrés. L'aplicació del marc va implicar un procés de consulta en tres etapes amb experts en fabricació, instal·lació, distribució d'energia i processos de final de vida. Aquesta validació va proporcionar informació útil a través d'una anàlisi de punts crítics basada en el cicle de vida, amb un enfocament en les dimensions ambientals, de governança, econòmiques i socials. La investigació subratlla l'eficàcia del mètode per promoure la sostenibilitat i la circularitat, validat per actors clau dins de la cadena de valor FV. Els coneixements obtinguts poden orientar les decisions polítiques i les pràctiques industrials, ajudant les organitzacions a incorporar els principis de sostenibilitat en les seues operacions, millorant així la seua resiliència i competitivitat. No obstant això, es van identificar diverses limitacions, com la dependència de bases de dades específiques per a la revisió sistemàtica de la literatura i la necessitat d'una validació empírica més àmplia del Marc Infinit en diferents sectors. Les futures línies de recerca inclouen l'ampliació de la revisió sistemàtica de la literatura a altres idiomes i bases de dades, el desenvolupament de nous models per a la creació de valor i l'ampliació de la validació del marc en organitzacions i sectors diversos. A més, la integració de coneixements d'altres disciplines, com la sociologia, la psicologia i la ciència política, podria enriquir encara més l'enfocament del marc per promoure la sostenibilitat i la circularitat. / [EN] The growing global emphasis on sustainability and circular economy has led to a pressing need for comprehensive frameworks that facilitate the transition of industries toward more sustainable and circular value chains. This PhD thesis focuses on enhancing sustainability and circularity within the photovoltaic (PV) value chain in Spain. The primary objective is to develop a comprehensive framework for assessing and managing the environmental, social, economic, and governance impacts associated with the PV sector. To achieve this goal, the research consists of eight studies, including four articles of indexed journals (three published and one under review), along with national and international academic papers and a book chapter. A major contribution of this research is the development of the "Infinite Framework," a theoretical-practical model designed to address research gaps in academic literature. This framework shifts the focus from traditional linear economic models to a circular approach, integrating systems thinking. It employs a three-phase process¿diagnosis, action, and evaluation¿to facilitate the transition of value chains. The framework is agile, allowing for continuous adaptation and growth as new insights emerge. It examines relationships between stakeholders at micro, meso, and macro levels, promoting sustainable and circular solutions in an integrated manner. The Infinite Framework was validated within the PV value chain in Spain, where the potential for circular and sustainable development faces significant challenges. Despite favorable conditions for growth, including ample solar irradiation and regulatory stability, obstacles such as public opposition and skilled labor shortages hinder progress. The framework's application involved a three-stage consultation process with experts in manufacturing, installation, energy distribution, and end-of-life processes. This validation provided actionable insights through a hotspot analysis grounded in life-cycle thinking, focusing on environmental, governance, economic, and social dimensions. The research underscores the method's effectiveness in promoting sustainability and circularity, validated by key stakeholders within the PV value chain. The insights gained can inform policy decisions and industry practices, helping organizations embed sustainability principles into their operations, thus enhancing resilience and competitiveness. However, several limitations were identified, such as the reliance on specific databases for the systematic literature review and the need for further empirical validation of the Infinite Framework across different sectors. Future research avenues include expanding the systematic literature review to other languages and databases, developing new models for value creation, and extending the validation of the framework across diverse organizations and sectors. Additionally, the integration of insights from other disciplines¿such as sociology, psychology, and political science¿could further enrich the framework's approach to promoting sustainability and circularity. / Esteban Amaro, RI. (2025). Enhancing Sustainability and Circularity in the Photovoltaic Value Chain in Spain: a comprehensive Framework for evaluating Environmental, Social, Economic and Governance impacts [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/214641 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] En esta investigación se presenta una metodología, aplicable a cualquier cuenca hidrográfica del mundo o sistema de gestión de recursos hídricos, que permite, por un lado, detectar la existencia de cambios en el patrón hidrológico de alimentación al sistema, para detectar tendencias y mejorar la planificación, evaluar la influencia en la calidad del agua y ver necesidades de adaptación de los tratamientos de potabilización, y, por último, una metodología de implantación de energía fotovoltaica y gestión integrada con plantas de desalación, por ejemplo, para mitigar los efectos de estrés o déficit hídrico e incrementar el recurso disponible, optimizando el diseño. Además, se presenta un análisis específico a una de estas cuencas, como es la Demarcación Hidrográfica del Júcar (DH Júcar), una de las cuencas hidrográficas del Mediterráneo español, que junto con otras como las cuencas internas de Cataluña, la DH del Segura, la DH Guadalete-Barbate o la DH del Guadalquivir, presenta una problemática de déficit hídrico con perspectivas negativas por efecto del cambio climático, realizándose un análisis de las posibles causas e impactos, y un estudio de posibilidades de adaptación. En una última fase, por otro lado, pretende analizar las alternativas existentes y proponer medidas directas de adaptación y mitigación de los efectos, y aumento de la resiliencia de los sistemas productivos relacionados con el agua, basadas en el desarrollo sostenible mediante el uso de nuevos recursos de agua y energías renovables. Como conclusiones obtenidas en la investigación, podemos destacar, en la primera parte o sección 1, que se evidencia la existencia de un punto de cambio en las series hidrológicas de la DH de manera que la disponibilidad de recursos hídricos, disminuye de media en torno a un 25 %, llegando a máximos en ciertas zonas de la DH de hasta un 42%, como consecuencia de cambios en los patrones de precipitaciones y temperaturas, disminuyendo las primeras, en torno entre un 10% y un 25% dependiendo de las zonas. Todo esto tiene grandes implicaciones en la gestión de los recursos hídricos y la atención a las demandas o usos, no sólo por la reducción absoluta en cantidad, sino también por los cambios en los patrones del clima y en la forma en la que se presentan estos recursos en cuanto a distribución espacial dentro de la DH. En segundo lugar, se analiza, en la sección 2 de la investigación, cómo estos cambios en la hidrología y el clima, afectan a la disponibilidad de agua así como a los procesos de tratamiento de agua para el consumo, no sólo en la cantidad de agua, sino también en la calidad de la misma. Todos estos cambios, se traducen en un empeoramiento de ciertos parámetros determinantes en los procesos de potabilización, como son la conductividad, la temperatura y la turbidez, que empeoran la calidad del agua para su consumo, y por lo tanto, implica modificaciones en los planes de explotación de los procesos de potabilización y en la necesidad de búsqueda de nuevas fuentes de recurso para poder satisfacer las demandas. Por último, en la sección 3, se presenta un caso concreto de medidas de adaptación a la escasez de recursos con una metodología de integración de fuentes de energía renovable como es la fotovoltaica, en la explotación de una estación o planta desaladora de agua del mar, EDAM de Mutxamel (Alicante), para incrementar la aportación de recursos hídricos en la zona de una manera eficiente y sostenible en el tiempo. Con ello, se reducen en torno a un 50% los costes energéticos de la producción de agua desalada, que suponen entre un 40-60% de los costes totales de producción, lo cual posibilita una inversión a largo plazo, factible técnica y económicamente, para hacer frente a la escasez de agua y a futuros escenarios de descenso de los recursos hídricos convencionales en la región. / [CA] En esta investigació es presenta una metodologia, aplicable a qualsevol conca hidrogràfica del món o sistema de gestió de recursos hídrics, que permet, d'una banda, detectar l'existència de canvis en el patró hidrològic d'alimentació al sistema, per a detectar tendències i millorar la planificació, avaluar la influència en la qualitat de l'aigua i veure necessitats d'adaptació dels tractaments de potabilització, i, finalment, una metodologia d'implantació d'energia fotovoltaica i gestió integrada amb plantes de dessalació, per exemple, per a mitigar els efectes d'estrès o dèficit hídric i incrementar el recurs disponible, optimitzant el disseny. A més, es presenta una anàlisi específica a una d'estes conques, com és la Demarcació Hidrogràfica del Xúquer (DH Xúquer), una de les conques hidrogràfiques del Mediterrani espanyol, que juntament amb altres com les conques internes de Catalunya, la DH del Segura, la DH Guadalete-Barbate o la DH del Guadalquivir, presenta una problemàtica de dèficit hídric amb perspectives negatives per efecte del canvi climàtic, realitzant-se una anàlisi de les possibles causes i impactes, i un estudi de possibilitats d'adaptació. En una última fase, d'altra banda, pretén analitzar les alternatives existents i proposar mesures directes d'adaptació i mitigació dels efectes, i augment de la resiliència dels sistemes productius relacionats amb l'aigua, basades en el desenvolupament sostenible mitjançant l'ús de nous recursos d'aigua i energies renovables. Com a conclusions obtingudes en la investigació, podem destacar, en la primera part o secció 1, que s'evidencia l'existència d'un punt de canvi en les sèries hidrològiques de la DH de manera que la disponibilitat de recursos hídrics, disminueix de mitjana entorn d'un 25%, arribant a màxims en unes certes zones de la DH de fins a un 42%, a conseqüència de canvis en els patrons de precipitacions i temperatures, disminuint les primeres, al voltant entre un 10% i un 25% depenent de les zones. Tot això té grans implicacions en la gestió dels recursos hídrics i l'atenció a les demandes o usos, no sols per la reducció absoluta en quantitat, sinó també pels canvis en els patrons del clima i en la forma en la qual es presenten estos recursos quant a distribució espacial dins de la DH. En segon lloc s'analitza, en la secció 2 de la investigació, com estos canvis en la hidrologia i el clima, afecten la disponibilitat d'aigua així com als processos de tractament d'aigua per al consum, no sols en la quantitat d'aigua, sinó també en la qualitat d'esta, veient com tots estos canvis, es tradueixen en un empitjorament d'uns certs paràmetres determinants en els processos de potabilització, conductivitat, temperatura i terbolesa, que empitjoren la qualitat de l'aigua per al seu consum, i per tant, implica modificacions en els plans d'explotació dels processos de potabilització i en la necessitat de busca de noves fonts de recurs per a poder satisfer les demandes. Finalment, en la secció 3, es presenta un cas concret de mesures d'adaptació a l'escassetat de recursos amb una metodologia d'integració de fonts d'energia renovable com és la fotovoltaica, en l'explotació d'una estació o planta dessaladora d'aigua de la mar, EDAM de Mutxamel (Alacant), per a incrementar l'aportació de recursos hídrics en la zona d'una manera eficient i sostenible en el temps. Amb això, es redueixen entorn d'un 50% els costos energètics de la producció d'aigua dessalada, que suposen entre un 40-60% dels costos totals de producció, la qual cosa possibilita una inversió a llarg termini, factible tècnica i econòmicament, per a fer front a l'escassetat d'aigua i a futurs escenaris de descens dels recursos hídrics convencionals a la regió. / [EN] This research presents a methodology applicable to any river basin or water resources management system in the world, which allows, on the one hand, to detect changes in the hydrological pattern feeding the system in order to detect trends and improve water management; secondly, the influence on water quality has been addressed and the need to adapt water treatments has also been identified; and finally, it provides a methodology for implementing photovoltaic energy and an integrated management with desalination plants, for example, to mitigate the effects of water stress or deficit and to increase the available resource by optimizing the design. In addition, a specific analysis is presented for one of these basins, such as the Júcar River Basin District (Júcar RBD), one of the RBD of the Spanish Mediterranean, which together with others such as the internal basins of Catalonia, Segura RBD, Guadalete-Barbate RBD or Guadalquivir RBD, presents a problem of water deficit with negative perspectives due to the effect of climate change, carrying out an analysis of the possible causes and impacts, and a study of possibilities of adaptation. In a final phase, on the other hand, it aims to analyze the existing alternatives and propose direct measures for adaptation and mitigation of the effects and increase the resilience of water-related production systems, based on sustainable development through the use of new water resources and renewable energies. As conclusions obtained in the research, we can highlight, in the first part or section 1, the evidence of existence of a change point in the hydrological series of the RBD, decreasing water resources availability on average by around 25%, reaching maximums in certain areas of the RBD of up to 42%, as a consequence of changes in the precipitation and temperatures patterns, decreasing the former by around 10% to 25% depending on the areas. All this has great implications in the management of water resources and attention to demands or uses, not only due to the reduction in absolute terms in quantity, but also due to changes in climate patterns and in the way in which these resources are presented in terms of spatial distribution within the RBD. Secondly, in section 2 of the research, it is analyzed how these changes in hydrology and climate affect the availability of water as well as the water treatment processes for consumption, not only in the quantity of water, but also in its quality, seeing how all these changes translate into a worsening of certain determining parameters in the purification processes, conductivity, temperature and turbidity, which worsen the quality of water for consumption, and therefore, imply modifications in the exploitation plans of the purification processes and in the need to search for new sources of resources to be able to satisfy the demands. Finally, in section 3, a specific case of adaptation measures to the scarcity of water resources is presented with a methodology of integration of renewable energy sources, such as photovoltaics, into the exploitation of a seawater desalination treatment plant (SWDTP) in Mutxamel (Alicante), to increase the contribution of water resources in the area in an efficient and sustainable way over time. This reduces the energy costs of producing desalinated water by around 50%, which account for 40-60% of total production costs, making possible a long-term investment that is technically and economically feasible to address water scarcity and future scenarios of declining conventional water resources in the region. / Gómez Martínez, G. (2025). Efectos del cambio climático en la disponibilidad de recursos hídricos y calidad del agua en cuencas mediterráneas. Aplicación en la Demarcación Hidrográfica del Júcar (España) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/214823 / Compendio

Tous les États sans discrimination ont un droit inaliénable de développer les utilisations de l'énergie nucléaire à des fins civiles, à condition de ne pas détourner ces utilisations pacifiques vers des armes nucléaires. Cependant, il est accordé à cinq pays le droit de posséder ces armes, à savoir les États-Unis, la France, la Russie, la Chine et le Royaume-Uni. Autour de cette position, un vif débat à la fois juridique et éthique a été soulevé. En effet, pour ses opposants, le nucléaire représente un risque durable et non maîtrisable par la science. Les accidents nucléaires majeurs, les déchets radioactifs et le détournement du nucléaire à des fins militaires sont des risques ingérables et d‟une gravité exceptionnelle. En revanche, les défenseurs de cette énergie la présentent comme sûre, voire partie prenante du développement durable. Selon eux, le nucléaire est un moyen fiable de lutter contre le réchauffement climatique et aussi une solution à la pénurie énergétique à laquelle le monde est confronté. En examinant et analysant la fiabilité et la crédibilité de tous les arguments allant à l‟encontre et en faveur de cette industrie, on constate que la licéité et la légitimité du recours à l'énergie nucléaire sont mal fondées. Par conséquent, nous estimons qu‟il est nécessaire de dépasser le nucléaire par la conclusion d'une convention internationale posant l'interdiction progressive mais complète du nucléaire. / All states without discrimination have an inalienable right to develop the uses of nuclear energy for civilian purposes, provided they do not divert these peaceful uses to nuclear weapons. However, five states have been granted the right to possess these weapons, that is : United-States, France, Russia, China and United-Kingdom. Around this position a fierce debate, both legal and ethical, has been raised. Indeed for its opponents nuclear represents a persistent risk that is non controllable by science. Major nuclear accidents, radioactive wastes and the use of nuclear for military purposes are unmanageable risks of exceptionnal serious gravity. On the other hand, the proponents of this energy present it as safe, even as part of sustainable development. According to them, nuclear is a reliable means to fight global warming and is also a solution to the energy shortage the world is facing. When analyzing the reliability and the credibility of all arguments for and against this industry, it can be noticed that the lawfulness and legitimacy of the use of nuclear energy are ill-founded. Therefore, we believe there is a need to go beyond nuclear with the conclusion of an international convention dealing with the progressive but comprehensive nuclear ban.