Academic literature on the topic 'Energia elèctrica'

El objetivo deseado es la experimentación del control con microprocesador de un convertidor CC/CC, para optimizar su rendimiento. La filosofía utilizada se basa en el uso de dos políticas de control distintas para controlar el convertidor: el modo de la relación de conducción y el modo de corriente. Cada política da una dinámica distinta al sistema. Mediante el uso de un estimador predictor se escoge en cada periodo de muestreo aquel modo que maximice el rendimiento.

Las aportaciones presentadas abarcan varias áreas: a) la modelación del convertidor, presentándose un nuevo método de modelación, el método de regresión; b) el diseño de la ley de control y del estimador de estado, mediante un paquete de programas desarrollado; c) la realización del circuito de control del convertidor, que permita el modo de funcionamiento dual; d) el algoritmo de control.

Es de destacar que varias de las aportaciones realizadas son extensibles a otros sistemas, no específicamente convertidores CC/CC (puede se incluso sistemas no electrónicos).

La tesi estudia aspectes relacionats amb el telecontrol digital de centrals hidràuliques de generació d'energia elèctrica, aportant una estratègia de regulació lineal òptima (RLO) que permet incloure en la formulació -i, per tant, compensar) els retards en el càlcul de l'acció de control.

A més, la aportació d'una llei de control multinivell (multirate) permet millorar l'estabilitat quan es produeixen asincronismes entre la recepció de les telemesures i l'enviament de les ordres a les unitats generadores. Per a la validació de resultats, s'ha elaborat un model realista del sistema de generació de la zona catalana, acoblat a la resta peninsular i al francès. També s'aporta un exhaustiu estudi bibliogràfic sobre estratègies de regulació potència-freqüència (RPF) .

El la llei de control multinivell, s'ha considerat la possibilitat de reduir l'esforç de generació ponderant les realimentacions dels reguladors de velocitat de diferents unitats generadores. A més de tècniques de control Digital i de RLO; la tesi empra metodologies derivades de la Teoria de Sistemes de Gran Escala (LSS), dissenyant-ne els reguladors d'àrea autònoma (model de dues àrees d'Elgerd y Fosha) sobre una base de suboptimalitat, per posteriorment enfocar en el bloc coordinador tant efectes beneficiosos (Siljak) com perjudicials (Sundareshan) de les interconnexions entre subsistemes de la xarxa elèctrica
Esta tesis estudia aspectos relacionados con el telecontrol digital de las centrales hidráulicas de generación de energía eléctrica, aportando una estrategia de regulación lineal óptima (RLO) que permite incluir en la formulación - y, por tanto, compensar- los retardos de cálculo de la acción de control.

Además, la aportación de una ley de control multinivel (multirate) permite mejorar la estabilidad cuando se producen asincronismos entre la recepción de las telemedidas y el envío de órdenes a las unidades generadoras. Para la validación de resultados, se ha elaborado un modelo realista del sistema de generación de la zona catalana, acoplado al resto peninsular y al francés. Además, se aporta un exhaustivo estudio bibliográfico sobre estrategias de regulación potencia-frecuencia (RPF).

En la ley de control multinivel, se ha considerado la posibilidad de reducir el esfuerzo de generación ponderando las realimentaciones de los reguladores de velocidad de diferentes unidades generadoras. Además de técnicas de control digital y de RLO; la Tesis usa metodologías derivadas de la teoría de Sistemas de Gran Escala (LSS), diseñándose los reguladores de área autónoma (modelo de dos áreas de Elgerd y Fosha) sobre bases de suboptimalidad, para luego abordar en el bloque coordinador los efectos beneficiosos (Siljak) o perjudiciales (Sundareshan) de las interconexiones entre subsistemas de la red eléctrica.
This thesis assesses some aspects related with the digital telecontrol of hydraulic power plants, contributing with a control strategy based on the optimal linear regulator (OLR) which allows including -and, therefore, to compensate- the delays due to the control action computation in the problem formulation.

Besides, the new control law (multilevel & multirate) permits to improve the stability degree when it exists some asynchronism between the telemeasurements reception and the emission to the power units of the control commands. For checking theoretical results (in computer simulation), a realistic model of the Catalan power system (power generation &transportation levels) linked to the rest of the Iberian peninsular system, as well as to the French one, has been made. Additionally, a huge bibliographical study on power-frequency regulation strategies is documented in the thesis.

In the design of the multirate control law, the possibility to reduce generation efforts by weighting the feedback signals from different velocity (frequency) regulators has been considered. In addition to the Digital Control and OLR techniques, other methodologies from the Large Scale Systems (LSS) theory have been used. In particular, on a two-area model (Elgerd & Fosha model), the OLR design is made in a sub-optimality basis, being latter enlarged with a coordinator in order to take into account both beneficial (Sundareshan) or damaging (Siljak) aspects due to the electric interconnections with the whole power grid.

En aquesta tesi s'estudia la passivació del silici cristal·lí per a la producció de cèl·lules solars d'alta eficiència (> 20%) a baix preu.
Actualment la indústria fotovoltaica empra capes de nitrur de silici crescut mitjançant la tècnica PECVD. Com a alternativa, es presenta el carbur de silici amorf (a-SiC), també crescut mitjançant PECVD. Resultats anteriors mostren que la passivacio del silici a partir de carbur de silici amorf son excel·lents quan el material és ric en silici i dopat amb fòsfor. L'alt contingut en silici provoca absorció de la llum a la capa, que no es tradueix en corrent elèctric, fent d'aquesta manera que el material sigui només útil quan s'aplica a la cara no il·luminada de la cèl·lula.
L'objectiu d'aquesta tesi és millorar les propietats de passivació del carbur de silici afegint els requisits indispensables en cèl·lules solars: uniformitat, transparència i propietats antireflectants, estabilitat a llarg termini i enfront altes temperatures. A part de les aplicacions tecnològiques també es pretèn entendre millor les propietats fonamentals de passivació.
Els principals resultats són:
- La passivació millora a mesura que s'incrementa el gruix de la capa de a-SiC, fins arribar a una saturació a partir de 50 nm. El mecanisme responsable es una millor saturació dels defectes de la interficie amb hidrogen. Al contrari del que es pensava a priori, la càrrega el·lèctrica emmagatzemada a la capa es manté constant amb el gruix.
- Experiments amb "corona charge" indiquen que l'origen de la càrrega el·lèctrica que produeix la passivació per efecte de camp es troba en la densitat d'estats a la interfície.
- No ha estat possible trobar una capa tranparent (rica en carboni) amb bona passivació. La millor aproximació per combinar passivació més transparència és emprar dues capes, una molt prima rica en silici per passivar i l'altra rica en carboni per aconseguir les propietats antireflectants adequades. S'ha optimitzat el gruix de la capa rica en silici per aconseguir un compromís entre la pèrdua de corrent degut a l'absorció de la llum a la capa i les propietats de passivació. Aquesta combinació de doble capa s'ha fet servir per passivar bases tipus p i emissors tipus n amb resultats excel·lents. Finalment, amb la doble capa es va poder fabricar la primera cèl·lula passivada amb carbur de silici amb una eficiencia > 20%.
- S'ha desenvolupat un material nou: l'al·leació de silici, carboni i nitrogen dopada amb fòsfor. Aquest material ha donat els millors resultats de passició fins ara obtingut dins el nostre grup en bases tipus p i tipus n i en emissors tipus n. La composició òptima és rica en silici i la combinació de capes dobles amb diferents composicions, com en el cas anterior, torna a donar bons resultats de passivació i transparència.
- S'han desenvolupat experiments d'estrès tèrmic a alta temperatura. Les propietats de passivació es veuen fortament afectades desprès de l'estrès si les capes són riques en silici. D'altra banda, les dobles capes mostren una estabilitat molt més alta a l'estrès tèrmic.
The thesis focuses on the study of surface passivation of crystalline silicon to produce high efficiency solar cells (with conversion efficiencies > 20%) at reduced prices. The state of the art in surface passivation is done by thin films of amorphous silicon nitride grown by Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) and it is a very well established material in the photovoltaic field.
In this thesis we offer an alternative that is based on amorphous silicon carbide (a-SiC), also grown by PECVD. The passivation properties of silicon carbide have been already studied in our group finding that excellent results can be obtained when the films are rich in silicon, especially for those doped with phosphorus to make a n-type material. Because this feature leads to undesirable absorption of solar light within the films that does not contribute to the photocurrent, silicon carbide would then be relegated to passivate only the rear side of the solar cell.
The aim of this work is to improve surface passivation properties developed previously and add compulsory requisites for the application of crystalline solar cells. These requisites are: uniformity, transparency and antireflective properties, stability under long term operation and stability under high temperature steps (allowing screen printing processes). Also it is the willing to provide a better understanding of the fundamental properties.
The main results achieved are enumerated hereafter:
- Surface passivation improves with the film thickness and then saturates for films thicker than 50 nm. The mechanism responsible for this improvement is not an increase of the electric charge in the film, as in principle could be thought, but a better saturation of defects by the presence of hydrogen. The amount of charge density seems to be independent of the film.
- Experiments of corona charge reveal some treats about the nature of the charge density to provide the field effect passivation. The origin of the charge seems to be a continuous density of states at the interface, rather a fixed charge allocated in the film.
- None of the attempts using carbon rich films, which are transparent and with antireflective properties, resulted in excellent surface passivation. Such attempts included variation of the deposition parameters, use of remote plasma PECVD with high incorporation of hydrogen, and introduction of nitrogen of in the phosphorus doped a-SiC films. Therefore, up to now it becomes apparent that it is a fundamental property of silicon carbide films the necessity to be rich in silicon to perform surface passivation.
- The way to combine surface passivation and antireflective properties was applying stacks of different a-SiC layers: one silicon rich and one carbon rich. The thickness of the silicon rich layer was optimized to reach a trade-off between level of passivation and lost of photocurrent due to the absorption in the film. The stacks were used to passivate p-type bases, with reasonably good results, and n+- type emitters, with very good results. The stacks provided the the first silicon solar a-SiC rear side passivated with efficiency above 20%.
- A new material was tested: a ternary alloy of silicon, carbon and nitrogen doped with phosphorus. This material was applied to n- and p-type bases and n+-type emitters, presenting the best results in surface passivation achieved by our group, and comparable to surface passivation record achieved by amorphous silicon carbide. Best composition was rich in silicon, and again stacks of silicon rich and carbon rich films was combined successfully.
- Stability against thermal processes was tested on different passivation schemes. After the treatment, the passivation is strongly reduced for single silicon rich films, which were offering good initial results. On the other hand, the stacks with a second carbon rich film maintain reasonably well the surface passivation properties.

In this work we investigate the effect of energy (electricity) market integration in Europe and its effects on electricity prices and efficiency improvements in electricity producing firms. We first describe at detail the electricity sector, the role of electricity markets, the main characteristics of electricity as a commodity as well as the main features of this particular and strategic sector, we speak about the evolution of consumption of electricity in developed countries and particularly in Spain. In the second chapter, we address extensively the most recent round of reforms approved for the European electricity markets, known as the third energy package. We speak of the actors that were relevant for such approval their preferred outcomes and the final result of the bargaining process. To do this we use qualitative methods to venture beyond description of what happened and to explain the conditions that rendered the entire process be favourable for the European Commission proposal of reform. In the third chapter of the dissertation we deal with the issue of electricity prices in European countries. We propose a group of variables as drivers of electricity prices, we discuss the relationship that these variables might have with electricity prices and we conduct an analysis in which we set up a model to test the possible relation of these drivers with the prices paid by industrial and household costumers. In particular we test the relationship that might exist between the suppliers’ ownership and the prices charged to final consumers, as well as the quantity of primary energy available and the exchanges of electricity or the concentration of the electricity markets and the amount of renewable energy supplied in the different European countries. To test our model and the relationship of the proposed drivers with net prices we constructed a panel data that covers the years from 2001 to 2010 a few years before and after the second and the third energy packages, the last major reform packages in European countries. Finally in Chapter 4 we focus on dealing with what we consider to be one of the most important consequences of liberalizing the electricity sector, which are the possible changes in the firms’ efficiency. Particularly we focus in internal efficiency, that is, the more efficient ways that power plants may find to continue with their activity in a more competitive context. Said in a different way, due the increasing competition because of the liberalization measures, producers of electricity must adjust their production methods to keep been competitive or even gain competitiveness, this, in turn, is connected with gains in consumers welfare. In this case we first make a review of the best and most used methods to assess changes in the performance (efficiency) of firms, we set up a database that takes in account three different years of 130 power plants in eighteen European countries, sixteen of them European Union members and two non-EU members but important partners in what concerns to electricity markets (Norway and Switzerland); the three years taken in account are 2004, 2009 and 2013, the database is not a panel data, but observations made in three different points in time to tests each of the years while the results are used to calculate the Malmquist indexes that will give tell us how firms move relative to the frontier and if the frontier is actually moving.

Esta tesis trata la cuestión de la posibilidad de que el incierto e incipiente proceso de transición hacia un modelo energético renovable se articule, a diferencia de lo que sucede en el actual escenario fósil y nuclear, en torno a formas sociales de apropiación de la energía –esto es, de poder de control y disposición– que estén orientadas a la participación activa de la ciudadanía y a garantizar su sustento en coherencia con los límites ecológicos del planeta. El punto central de análisis que atiende este trabajo es el del camino que está abriendo en el contexto español una nueva práctica socioeconómica ciudadana, que interviene en el sector energético a partir de una forma de apropiación de la energía democratizadora, que prioriza la satisfacción de las necesidades humanas y el cultivo de una ciudadanía responsable a la búsqueda del interés crematístico. El caso estudiado es Som Energia: una cooperativa innovadora creada en Cataluña en 2010 para el uso y la generación de energía eléctrica de origen renovable. El marco referencial –analítico y normativo– de la sociología económica de Karl Polanyi y el enfoque democrático de la innovación social son tomados como punto de partida e hilo conductor para estudiar tanto de qué manera esta cooperativa se configura a sí misma como una nueva herramienta para hacer posible la participación de las personas en la provisión energética, como sus límites y potencialidades para incidir en el conjunto del sector energético español y avanzar hacia su transformación democrática y renovable. La información obtenida de este análisis tiene así mismo por objetivo problematizar teóricamente las condiciones de posibilidad para que en el actual contexto español dicho tránsito pueda tener lugar. Mediante la movilización de conceptos y teorías, por un lado, y mediante el análisis de un caso práctico puesto en relación con su entorno institucional, por el otro, se ponen las bases para un marco conceptual que permita comprender el momento incierto de transformación social que caracteriza la coyuntura actual y en especial el ineludible cambio de modelo energético.
This thesis deals with the issue of the possibility to articulate the uncertain and incipient transition to a renewable energy model by means of social forms of energy appropriation -power of control and disposal- that are geared to activate citizens participation and to ensure their livelihood in according to the ecological limits of the planet. The focus of analysis is the way of transformation that is opening a new citizen socioeconomic practice within the Spanish context. This initiative is involved in the energy sector implementing a democratizing logic of energy appropriation, which prioritizes the satisfaction of human needs and the cultivation of responsible citizenship instead of the pursuit of profit interest. The case study is Som Energia: an innovative cooperative created in Catalonia in 2010 for the use and generation of electricity from renewable sources. The economic sociology of Karl Polanyi and the democratic approach of social innovation are taken as the analytical and normative framework to study: how the cooperative is configured itself as a new tool for to enable the participation of people in the energy field, and which are its limits and potentialities to be influence into the democratic and renewable transformation of the entire Spanish energy sector. The information obtained from this analysis has the aim of theoretically problematize the conditions of possibility for such transition in the current Spanish context. By mobilizing concepts and theories on the one hand, and by analysing a case study in conjunction with its institutional environment, on the other, this research lay the foundation for a conceptual framework to understand the social transformations that characterize our time, but especially the inevitable energy transition.

Nicaragua és un país on la generació d'electricitat a partir de biomassa és una alternativa interessant per a reduir el consum de combustibles derivats del petroli. En els últims anys, entre un 70 i 81% de l'electricitat s'ha generat a partir de derivats de petroli (Fuel Oil o Gasoli). Amb la pujada dels preus del petroli el país ha de dedicar gran part dels seus recursos econòmics per a la importació d'aquests combustibles. Per a trobar una sortida a l'enorme dependència energètica, cal investigar una font d'energia que sigui renovable i que tingui efectes positius des del punt de vista econòmic, social i ambiental. La utilització dels residus agrícoles, forestals i la biomassa que es pot obtenir de plantacions forestals energètiques és una alternativa interessant. No obstant això, la planificació de localitzacions i les grandàries òptimes de les plantes generadores requereixen un procés complex comparat amb generadores que utilitzen combustibles fòssils. Per tant l'objectiu d'aquest estudi és desenvolupar un model espacial per a estimar la disponibilitat potencial de biomassa a Nicaragua.
La metodologia ha consistit de dues fases, primer a una escala nacional s'ha fet una zonificació agroecológica i s'han seleccionat ubicacions favorables per a les plantes generadores. En la segona fase, les àrees seleccionades són objecte d'un estudi més detallat i mitjançant un procés d'optimització entre la demanda i el subministrament de biomassa es determina la grandària de les plantes. Addicionalment es prenen en compte aspectes ecològics i socioeconòmics.
En ambdues fases, el procés parteix de la recopilació de dades per a conformar una base de dades cartogràfica desenvolupada en un SIG. S'efectua una zonificació agroecológica i s'estimen els rendiments potencials amb el mètode ZAE (Kassam, 1977), posteriorment es calculen els rendiments limitats per aigua a través del mètode CROPWAT i els resultats són confrontats amb dades de terreny i dades d'experts per a estimar el rendiment agronómicamente assolible. L'optimització econòmica i energètica es fa sobre la base del balanç d'oferta i demanda i els costos de producció i transport de la biomassa.
Els resultats obtinguts ens indiquen que a Nicaragua hi ha suficient biomassa per a ser utilitzada amb fins energètics. D'acord a la zonificació agroecológica, el 47% del territori té un potencial forestal, i el model espacial desenvolupat estima en 62 milions de Mg de biomassa en aquesta àrea. A això li podem agregar 644 mil Mg de residus amb valor energètic que prové de cultius agrícoles. Si s'utilitzéssin solament els residus agrícoles, es generarien 64 MW a l'any. Les zones amb major potencial per a produir biomassa amb finalitats energètiques són la part nord oriental del país (entri Bilwi i el triangle miner), el centre (entri Waslala i Siuna) i la regió centre oriental (Muelle de los Bueyes). Per la seva ubicació i condicions contrastants es van seleccionar tres llocs per a realitzar els estudis de cas: Wasakin, Sébaco i Tipitapa.
L'anàlisi detallada dels llocs seleccionats ens indica que a Tipitapa hi ha potencial per a generar electricitat en una planta de 37 MW, considerant la biomassa disponible en un radi de 25 km d'acord a l'optimització econòmica i energètica. L'altre lloc, Sébaco, on es concentren gran quantitat de residus com pellofa d'arròs i clofolla de cafè té un potencial de 35 MW. Finalment, Wasakin, considerant només l'àrea concesionada per a una empresa forestal i utilitzant únicament els residus forestals generats es va estimar un potencial de 1.37 MW que provenen de les activitats de tallada i processament de la fusta en una àrea de 9 mil ha. Malgrat això, hi ha limitacions de tipus tècnic i econòmic per a construir-hi una central de producció de biomassa.
La combinació del mètode ZAE i el model CROPWAT, aplicats per mitjà d'un SIG proporciona resultats molt aproximats al terreny i permeten modelizar diferents escenaris per al suport en la presa de decisions.
Nicaragua es un país en donde la generación de electricidad a partir de biomasa ha probado ser una alternativa interesante para reducir el consumo de combustibles derivados del petróleo. Pero en los últimos años, entre un 70 a 81% de la electricidad se ha venido generando con derivados de petróleo (Fuel Oil o Gasoil). Con la subida de los precios del petróleo el país tiene que dedicar gran parte de sus recursos económicos para la importación de estos combustibles. Para encontrar una salida a la enorme dependencia energética, es necesario investigar una fuente de energía que sea renovable y que tenga efectos positivos desde el punto de vista económico, social y ambiental. La utilización de los residuos agrícolas, forestales y la biomasa que se puede obtener de plantaciones forestales energéticas es una alternativa interesante. La planificación de localizaciones y los tamaños óptimos de las plantas generadoras requieren un proceso complejo comparado con generadoras que utilizan combustibles fósiles. Por lo tanto el objetivo de este estudio es desarrollar un modelo espacial para estimar la disponibilidad potencial de biomasa en Nicaragua.
La metodología ha consistido de dos fases. primero, a escala nacional se ha realizado una zonificación agroecológica y se han seleccionado ubicaciones favorables para las plantas generadoras. En la segunda fase, las áreas seleccionadas han sido objeto de un estudio más detallado y mediante un proceso de optimización entre la demanda y el suministro de biomasa se ha determinado el tamaño de las plantas. Adicionalmente se han tomado en cuenta aspectos ecológicos y socioeconómicos.
En ambas fases, el proceso parte de la recopilación de datos para conformar una base de datos cartográfica desarrollada en un SIG, se efectúa una zonificación agroecológica y se estiman los rendimientos potenciales con el método ZAE (Kassam, 1977). Posteriormente se calculan los rendimientos limitados por agua a través del método CROPWAT y los resultados son confrontados con datos de terreno y datos de expertos para estimar el rendimiento agronómicamente alcanzable. La optimización económica y energética se hace en base al balance de oferta y demanda y los costos de producción y transporte de la biomasa.
Los resultados obtenidos nos indican que en Nicaragua hay suficiente biomasa para ser utilizada con fines energéticos. De acuerdo a la zonificación agroecológica, el 47% del territorio tiene un potencial forestal y el modelo espacial desarrollado estima en 62 millones de Mg de biomasa en esta área. A esto le podemos agregar 644 mil Mg de residuos con valor energético que proviene de cultivos agrícolas. Si se utilizaran solamente los residuos agrícolas, se generarían 64 MW al año. Las zonas con mayor potencial para producir biomasa con fines energéticos son la parte norte oriental del país (entre Bilwi y el triángulo minero), el centro (entre Waslala y Siuna) y la región centro oriental (Muelle de los Bueyes). Por su ubicación, y condiciones contrastantes se han seleccionado tres sitios para realizar los estudios de caso: Wasakin, Sébaco y Tipitapa.
El análisis detallado de los sitios seleccionados nos indica que en Tipitapa hay potencial para generar electricidad en una planta de 37 MW, tomando en cuenta la biomasa disponible en un radio de 25 km de acuerdo a la optimización económica y energética. El otro sitio, Sébaco, donde se concentran gran cantidad de residuos como cascarilla de arroz y cascabillo de café tiene un potencial de 35 MW. Por último, Wasakin, considerando solamente el área concesionada para una empresa forestal y utilizando únicamente los residuos forestales generados se ha estimado un potencial de 1.37 MW que provienen de las actividades de corte y procesamiento de la madera en una área de 9 mil ha. Sin embargo, hay limitaciones técnicas y económicas para poder construir en este sitio una planta de generación a partir de biomasa.
La combinación del método ZAE y el modelo CROPWAT, aplicado por medio de un SIG brinda resultados muy aproximados al terreno y permiten modelizar distintos escenarios para el apoyo en la toma de decisiones.
Nicaragua is a country where the electricity generation from biomass has proven to be an interesting alternative to reduce the consumption of derived fuels of the petroleum. Nevertheless, in the last years, between a 70 to 81% of the electricity came from petroleum products (Fuel Oil or Gasoil). With increasing fuel prices the country has to dedicate great part of its economic resources for the import of these fuels. In order to look for a solution from this enormous energy dependence, it is necessary to find another energy source that can be renewable and with positive effects from the economic, social and environmental points of view. The use of the agricultural, forest residues and the biomass that can be obtained of forest energy plantations is an interesting alternative. However, the planning of localizations and the good sizes of the generating plants require a complex process compared with those using fossil fuels. Therefore the objective of this study is to develop a spacial model to estimate the potential biomass production for energy in Nicaragua.
The methodology consisted of two phases. First, at a national scale an agroecological zonning was made, and favorable locations were selected for the generating plants. In the second phase, the selected areas were object of a detailed study and by means of a process of optimization between the demand and the supply of biomass the size of the plants was determined. Additionally, the ecological and socioeconomic aspects were taken into account.
In both phases, the process takes input data to conform a cartographic database developed in a SIG. An agro ecologic zoning is made and the potential yields with the method AEZ (Kassam, 1977) are obtained. Later on the water-limited yields are calculated through the CROPWAT method and the results are confronted with land data and experts' data to estimate the attainable agronomical.yield. The economic and energetic optimization is made based on the balance between offer and demand and the production costs and transport of the biomass.
The obtained results indicate us that in Nicaragua there is enough biomass to be used for energetic purposes. According to the agro ecologic zoning, 47% of the territory has a forest potential and the model developed assessed 62 millions of Mg of biomass in this area. Moreover we can add it 644 thousand Mg of residues with energy value that comes from agricultural cultivations. If only the agricultural residues were used, 64 MW a year would be generated. The areas with more potential to produce biomass with energetic value are the oriental north part of the country (between Bilwi and the mining triangle), the center (between Waslala y Siuna) and the eastern center region (Muelle de los Bueyes). According to their location and contrasting conditions three places were selected to carry out the case studies: Wasakin, Sébaco and Tipitapa.
The detailed analysis of the selected places indicates that in Tipitapa there is potential to generate electricity in a power plant of 37 MW, taking into account the available biomass in a radius of 25 km according to the economic and energetic optimization. The second place, Sébaco, where great quantity of residues like husk of rice and coffee parchment are produced, has a potential of 35 MW. Finally, Wasakin, considering only the area under concession for a forest company and using the generated forest residues had only a potential of 1.37 MW that came from the activities and processing of the wood in an area of 9000 ha. Nevertheless, there are technical and economic limitations for building and implementing an energy central in this site.
The combination of the AEZ method and the CROPWAT frame, applied by means of a GIS offers very approximate results to the field data and allow modeling of different scenarios for decision support.

En esta Tesis ha sido analizado el control de la màquina sincrónica de rotor bobinado actuando en isla. Para esta configuración, la velocidad mecànica determina la frecuencia, y la tensión de rotor se utiliza para fijar la amplitud de la tensión de estator. Debido a que la constante de tiempo eléctrica es mucho más ràpida comparada con la constante de tiempo mecánica, la velocidad mecánica fue considerada constante y externamente regulada y la investigación se enfocó en la regulación de la amplitud de la tensión de estator.

Cuatro diferentes controladores basados en técnicas de modos deslizantes fueron diseñados en el marco de referencia dq. Las leyes de control obtenidas regulan la amplitud de la tensión de estator independientemte del valor de la carga. Adicionalmente, sólo las medidas de tensión y posición del rotor (para calcular la transformada dq) son necesarias. La estabilidad de los puntos de equilibrio obtenidos fueron probados al menos utilizando anàlisis de pequeña señal.

Se realizó la validación por simulación y experimental de cada controlador en diferentes escenarios. Los resultados obtenidos validan los diseños y muestran las principales ventajas y desventajas de el sistema en lazo cerrado.

El capítulo 2 cubre los problemas de modelado de la màquina sincrónica de rotor bobinado. Partiendo de las ecuaciones trifásicas generales, y utilizando la transformada de Park, se encontraron el modelo en dq del generador sincrónico de rotor bobinado (WRSG) en isla, alimentando tanto carga resistiva como inductiva. Los puntos de equilibrio del sistema obtenido fueron analizados y calculados, luego se definió el objetivo de control. Finalmente, se obtuvieron modelos lineales aproximados y sus respectivas funciones de transferencia.

Los controladores PI son los más usados en la industria porque ofrecen buen desempeño y son sencillos de implementar. En el capítulo 3, se obtuvieron las reglas de sintonización para el controlador PI, y se analizaron estos resultados con el objetivo de proponer nuevos controladores que mejoraran el desempeño de la clásica aproximación PI.

El esquema de control en modos deslizantes para la WRSG conectada a una carga resistiva fue diseñado en el capítulo 4. Éste, también incluye un completo análisis de estabilidad del sistema en lazo cerrado.

El capítulo 5 presenta dos diseños basados en modos deslizantes para regular la amplitud de la tensión de estator para el WRSG actuando en isla. Ambos diseños usan la componente d de la tensión de estator en la función de conmutación. El primer caso es un control anidado, donde un lazo externo PI es añadido para proveer la referencia de la componente d de la tensión. En la segunda aproximación un término integral es añadido a la superficie de conmutación.

El caso de alimentar una carga inductiva es estudiado en el capítulo 6. El controlador requiere una extensión dinámica debido a que la amplitud de la tensión de estator es una salida de grado relativo cero. Como resultado, un controlador robusto, que no depende de los parámetros de la máquina ni de los valores de carga es obtenido.

En el capítulo 7 los resultados de simulación y experimentales para los controladores diseñados para el WRSG actuando en isla son presentados. En primer lugar, una descripción completa del banco es presentada. Esta incluye detalles de la etapa de adquisición de datos y de la DSP utilizada. En segundo lugar, se hace la descripción del procedimiento de simulación. Luego, las simulaciones y experimentos, que contienen diferentes escenarios, con cambios de referencia y variaciones de carga para cada controlador son presentados.
The control of the stand-alone the wound rotor synchronous generator has been analyzed in this dissertation. For this islanded configuration, the mechanical speed determines the frequency, and the rotor voltage is used to set the stator voltage amplitude. Due to the electrical time constant is so fast compared with the mechanical time constants, the mechanical speed was considered constant and externally regulated and the research was focused on the stator voltage amplitude regulation.

Four different controllers based on sliding mode control techniques were designed in the dq reference frame. The obtained control laws regulate the stator voltage amplitude irrespectively of the load value. Furthermore, only voltage and rotor position measures (to compute the dq transformation), are required. The stability of the obtained equilibrium points was proved at least using small-signal analysis.

Simulation and experimental validation of each controller containing several scenarios were carried out. The obtained results validate the designs and show the main advantages and disadvantages of each closed loop system.

Chapter 2 covers the modeling issues of the wound rotor synchronous machine. From the general three-phase dynamical equations, and using the Park transformation, the dq-model of the stand-alone wound rotor synchronous generator feeding both a resistive and an inductive load are obtained. Equilibrium points of the obtained systems are analyzed and, after defining the control objective, the desired equilibrium points are computed.
Finally, linear approximated models are obtained and their transfer functions are also presented.

PI controllers are the most used in the industry because they offers good performance and are easily implementables. In Chapter 3 we obtain the tuning rule for the PI controller, and we analyze these results in order to propose new controllers which improve the classic PI approach.

The sliding mode control scheme for the WRSG connected to a resistive load is designed in Chapter 4. It also includes a complete stability analysis of the closed loop system.

Chapter 5 presents two sliding mode designs to regulate the stator voltage amplitude for a stand-alone wound rotor synchronous generator. Both use the stator voltage d-component error in the switching function. The first case is a nested controller, where an outer PI loop is added to provide the proper d-voltage component reference. In the second approach an integral term is added to the switching function.

The case of feeding an inductive load is studied in Chapter 6. The controller introduces a dynamic extension because the stator voltage amplitude is a zero relative degree output. As result, a robust controller, which neither depends on the machine parameters nor on the load values, is obtained.

In Chapter 7 the simulation and the experimental results of the designed controllers for the stand-alone wound rotor synchronous generator are presented. Firstly, a complete description of the bench is provided. It also includes details of the data acquisition stage and the used DSP card. Secondly, the description of the simulation procedure is commented. Then, the simulation and experiments which contains several scenarios, with reference change and load variations evaluated for each controller are presented.

D'acord amb les necessitats actuals per a l'obtenció de l'energia resultat d'una demanda energètica creixent, i on una de les fonts energètiques més utilitzada són els hidrocarburs dels quals danyen al medi ambient, es torna indispensable buscar fonts d'energia més amigables amb el medi ambient, com ho són les energies renovables. D'acord amb l'anterior, una de les hipòtesis de partida d'aquesta tesi consisteix a millorar les prestacions dels sistemes fotovoltaics utilitzats en lluminàries públiques mitjançant la utilització d'un únic convertidor commutat, i crear un model d'innovació que permeti la vinculació entre l'àrea científica i àrea industrial i en aquest cas buscar la comercialització del convertidor commutat únic. La generació d'un nou model d'innovació i la generació d'una nova estructura convertidora juntament amb el seu modelatge matemàtic i aplicació permetessin millorar les prestacions d'un sistema fotovoltaic, són les dues temàtiques principals estudiades en aquesta tesi com esmentem en el paràgraf anterior. Basat en idees prèvies presentades en l'estat de l'art s'aconsegueix realitzar una estructura convertidora punt primordial d'aquesta tesi, anomenada convertidor commutat buck-boost versàtil bidireccional, en què es realitzen dos tipus d'anàlisi aplicant el control en mode de lliscament un per manera diürn i un altre per manera nocturna en els dos casos comptant amb superfícies de commutació complexes, el que va permetre millorar les prestacions d'un sistema fotovoltaic, validades mitjançant mesuraments experimentals, mostrant els avantatges amb què compta aquest convertidor davant d'altres convertidors. Igual que en l'estructura convertidora la creació d'un nou model d'innovació totalment flexible per energies renovables es va realitzar per mitjà d'estudis previs presentats en l'estat de l'art. Aquest model té la particularitat d'adaptar fàcilment per a la realització de qualsevol altre tipus de model d'innovació pel fet que s'explica a detall pas a pas per a la seva realització.
De acuerdo con las necesidades actuales por la obtención de la energía resultado de una demanda energética creciente, y donde una de las fuentes energéticas más utilizada son los hidrocarburos los cuales dañan al medio ambiente, se vuelve indispensable buscar fuentes de energía más amigables con el medio ambiente, como lo son las energías renovables. De acuerdo con lo anterior, una de las hipótesis de partida de esta tesis consiste en mejorar las prestaciones de los sistemas fotovoltaicos utilizados en luminarias públicas mediante la utilización de un único convertidor conmutado, y crear un modelo de innovación que permita la vinculación entre el área científica y área industrial y en este caso buscar la comercialización del convertidor conmutado único. La generación de un nuevo modelo de innovación y la generación de una nueva estructura convertidora junto con su modelado matemático y aplicación permitieran mejorar las prestaciones de un sistema fotovoltaico, son las dos temáticas principales estudiadas en esta tesis como mencionamos en el párrafo anterior. Basado en ideas previas presentadas en el estado del arte se logra realizar una estructura convertidora punto primordial de esta tesis, llamada convertidor conmutado buck-boost versátil bidireccional, en el que se realizan dos tipos de análisis aplicando el control en modo de deslizamiento uno para modo diurno y otro para modo nocturno en ambos casos contando con superficies de conmutación complejas, lo que permitió mejorar las prestaciones de un sistema fotovoltaico, validadas mediante mediciones experimentales, mostrando las ventajas con las que cuenta este convertidor frente a otros convertidores. Al igual que en la estructura convertidora la creación de un nuevo modelo de innovación totalmente flexible para energías renovables se realizó por medio de estudios previos presentados en el estado del arte. Este modelo tiene la particularidad de adaptarse fácilmente para la realización de cualquier otro tipo de modelo de innovación debido a que se explica a detalle paso a paso para su realización.
In accordance with the current needs for obtaining the energy resulting from an increasing energy demand, and where one of the most used energy sources are hydrocarbons which harm the environment, it becomes essential to look for sources of energy more friendly to the environment environment, as are renewable energies. In accordance with the above, one of the starting hypotheses of this thesis is to improve the performance of photovoltaic systems used in public luminaires by using a single switched converter, and create an innovation model that allows the link between the area scientific and industrial area and in this case seek the commercialization of the single switched converter. The generation of a new model of innovation and the generation of a new converter structure together with its mathematical modeling and application allow to improve the performance of a photovoltaic system, are the two main themes studied in this thesis as mentioned in the previous paragraph. Based on previous ideas presented in the state of the art, a converting structure is achieved, a primordial point of this thesis, called bidirectional versatile buck-boost switched converter, in which two types of analysis are carried out by applying the control in sliding mode one for mode diurnal and another for night mode in both cases counting with complex switching surfaces, which allowed to improve the performance of a photovoltaic system, validated by experimental measurements, showing the advantages with which this converter has against other converters. As in the case of the converter structure, the creation of a completely new model of innovation for renewable energies was carried out through previous studies presented in the state of the art. This model has the particularity of being easily adapted for the realization of any other type of innovation model because it is explained in detail step by step for its realization.

The optimal planning of the annual development tasks of a medium voltage power distribution network, to tackle the evolution of the demand with maximum levels of quality and continuity of service and minimum investment, has been under the spotlight of the academic community for the last forty years. The methodologies avalaible today present some withdraws that might complicate its application on real cases. This thesis describes the design of a system of analysis and planning of real distribution networks, which incorporates a new multi-objective and dynamic multi-stage heuristic methodology to generate the optimal and efficient planning strategies. This new heuristic methodology contains strategies to increase its efficiency that have not been found in the specialized literature: the typing of the development tasks and the evaluation of the relative efficiency of the optimal planning strategies during the search.
La planificació òptima dels treballs anuals de desenvolupament d'una xarxa de distribució eléctrica de mitjana tensió, per atendre l'evolució de la demanda amb uns nivells màximes de qualitat i continuïtat del subministrament i amb una inversió mínima, ha estat objecte d'interès de la comunitat acadèmica durant els darrers quaranta anys. Les metodologies formulades fins avui presenten inconvenients que poden dificultar la seva aplicació en casos reals. Aquesta tesi detalla el disseny d'un sistema d'anàlisi i planificació de xarxes de distribució reals, que incorpora una nova metodologia heurística multi-objetiva i dinàmica multi-etapa per l'obtenció de planificacions òptimes i eficients. Aquesta nova metodologia heurística conté estratègies de millora de la seva eficiència que no s'han trobat en la literatura especialitzada: la tipificació d'actuacions de desenvolupament i l'avaluació de l'eficiència relativa de les planificacions òptimes durant el procés de cerca.

Degut a la tendència a l'increment del preu de la energia, i el seu ús cada cop més estès per aire condicionat en els paisos desenvolupats, els sistemes de refrigeració basats en energia solar tenen cada cop més atractiu. El objectiu final d'aquesta tesi és el desenvolupament d'eines de simulació numèrica pel disseny de màquines de refrigeració per absorció que tinguin la possibilitat de funcionar amb energia solar. Malgrat existeixen en el mercat màquines d'absorció d'aquestes característiques des de fa anys, hi ha una deficiència en el desenvolupament de sistemes de petita capacitat. Els sistemes de petita capacitat impliquen problemes addicionals en el seu disseny (sistemes refrigerats per aire, compacitat ...) que només es poden abordar fent ús d'eines de disseny adequades, tant pel sistema com pels seus components. Tanmateix, hi ha també certa deficiència en la literatura especialitzada en el desenvolupament de models matemàtics adequats per la descripció dels processos de transferència de calor i de massa en les màquines de refrigeració per absorció: àrea mullada en les superfícies d'intercanvi de calor i de massa, paper dels additius, etc.

Per aquestes raons aquest treball ha estat enfocat en aquests objectius:

- Estudi de processos bàsics de transferència de calor i de massa juntament amb els fenomens fluid-dinàmics implicats en absorbidors de màquines d'absorció. Aquest estudi ha estat fet mitjançant simulacions detallades resolent les equacions de Navier-Stokes sota ertes hipòtesis.
- Desenvolupament d'eines de simulació numèrica pel disseny i predicció de sistemes de refrigeració per absorció, aprofitant la informació donada per models més detallats.
- Desenvolupament d'eines de simulació numèrica pel disseny dels elements crítics d'intercanvi de calor i de massa de sistemes de refrigeració per absorció (absorbidor, generador, evaporador, condensador) mantenint el càlcul en un raonable temps de CPU. Aquest model recolza el mencionat en el punt anterior.
- Desenvolupament de un prototipus de màquina d'absorció, refrigerada per aire, fent servir H2O-LiBr com a fluid de treball, amb les eines numèriques desenvolupades.
- Contrastació experimental dels models desenvolupats.
- Estudi del funcionament de la màquina d'absorció anteriorment mencionada.
- Avaluació dels resultats per millorar els criteris de disseny i optimització del mateix de cara a prototipus de segona generació.

Després del desenvolupament d'aquestes eines de simulació numèrica que s'han fet servir per problemes específics sortits en el procés d'estudi d'una màquina en concret, un marc de treball ha estat creat per l'estudi d'altres sistemes de refrigeració per absorció.
Due to the increasing trend of the price of the energy, mainly obtained from fossil combustibles, and its also increasing use for air-conditioning in developed countries, solar cooling has been becoming more attractive from the point of view of economics and environment conservation. The final aim of this thesis is the development of numerical simulation tools for the design of absorption machines with the possibility of being driven by solar energy. Although there are available in the market absorption chillers of such characteristics for years, there is a lack in development of small capacity systems. Small capacity systems imply additional problems of design (air-cooled systems, compactness ...) that only can be afford with adequate design tools for system and components. Moreover, there is also a lack in the specialised literature in the development of adequate mathematical models for the description of the heat and mass transfer processes in absorption machines: wetted area of the heat and mass transfer surfaces, role of additives, complex geometries etc.

For these reasons this work has been focused on the following detailed objectives:

- Study of basic heat and mass transfer processes together with the fluid-dynamic phenomena implied in absorbers of absorption chillers. This study has beencarried out by means of detailed simulations solving the Navier-Stokes equations under certain hypotheses.
- Development of numerical simulation tools for design and prediction of absorption systems, taking advantage of information given by more detailed models.
- Development of numerical simulation tools for design of the heat and mass exchange components of absorption systems keeping the calculation in a reasonable CPU time. This model provides of the necessary information for the model mentioned in the previous point.
- Development of a prototype of an air cooled absorption machine based on the numerical results obtained from the models.
- Validation of the models developed by means of comparison of numerical results and experimental data obtained from the prototypes developed.
- Study of the performance of the above mentioned absorption system.
- Evaluation of the results in order to improve the design criteria for a second generation of prototypes.

After the development of these numerical simulation tools and their applicationin specific problems, a framework has been created for the study of other type of absorption systems.