Autor(es):
Mendes, Tiago Daniel Penedo
Data: 2016
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10400.6/4367
Origem: uBibliorum
Projeto/bolsa:
info:eu-repo/grantAgreement/FCT/5876-PPCDTI/PTDC%2FEEA-EEL%2F118519%2F2010/PT;
info:eu-repo/grantAgreement/FCT/5876/UID%2FCEC%2F50021%2F2013/PT;
Assunto(s): Rede eléctrica - Protocolos de comunicação; Rede eléctrica - Eficiência energética; Rede eléctrica - Veículo eléctrico; Gestão energética - Habitação residencial; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Gestão Industrial
Descrição
The concept behind smart grids is the aggregation of “intelligence” into the grid, whether through communication systems technologies that allow broadcast/data reception in real-time, or through monitoring and systems control in an autonomous way. With respect to the technological advancements, in recent years there has been a significant increment in devices and new strategies for the implementation of smart buildings/homes, due to the growing awareness of society in relation to environmental concerns and higher energy costs, so that energy efficiency improvements can provide real gains within modern society. In this perspective, the end-users are seen as active players with the ability to manage their energy resources, for example, microproduction units, domestic loads, electric vehicles and their participation in demand response events. This thesis is focused on identifying application areas where such technologies could bring benefits for their applicability, such as the case of wireless networks, considering the positive and negative points of each protocol available in the market. Moreover, this thesis provides an evaluation of dynamic prices of electricity and peak power, using as an example a system with electric vehicles and energy storage, supported by mixed-integer linear programming, within residential energy management. This thesis will also develop a power measuring prototype designed to process and determine the main electrical measurements and quantify the electrical load connected to a low voltage alternating current system. Finally, two cases studies are proposed regarding the application of model predictive control and thermal regulation for domestic applications with cooling requirements, allowing to minimize energy consumption, considering the restrictions of demand, load and acclimatization in the system.
O conceito por detrás das redes elétricas inteligentes está na agregação de “inteligência” à rede elétrica, quer seja através das tecnologias de sistemas de comunicação que permitam a difusão/receção de dados em tempo real, quer seja através da monitorização e controlo dos sistemas de forma autónoma. Com respeito ao avanço tecnológico, nos últimos anos tem-se verificado um aumento significativo de dispositivos e novas estratégias para a implementação em edifícios e casas inteligentes, devido sobretudo à consciencialização da sociedade relativamente às mudanças ambientais e aos elevados custos energéticos, sendo assim o tema da eficiência energética um tema cada vez mais relevante em termos das mais-valias no seio da sociedade moderna. Nesta perspetiva, os consumidores finais são cada vez mais vistos como sendo intervenientes ativos com capacidade para gerir os seus próprios recursos energéticos, por exemplo, as unidades de microprodução descentralizada, as cargas domésticas, os veículos elétricos e a participação em eventos de resposta à demanda. A presente tese está centrada na identificação das áreas de aplicação destas tecnologias, as quais possam acarretar benefícios pela aplicabilidade das mesmas, como é caso das redes sem fios, considerando os pontos positivos e negativos de cada um dos protocolos atualmente existentes no mercado. Posteriormente é apresentada uma avaliação da dinâmica dos preços da eletricidade e potência de pico, utilizando como exemplo um sistema de veículos elétricos e armazenamento de energia suportado por programação linear inteira-mista, no âmbito da gestão energética de uma habitação residencial. Como consequência do tema anteriormente descrito, esta tese descreverá também o desenvolvimento de um protótipo para medição de energia projetado para processar e determinar as principais grandezas elétricas e quantificar uma carga elétrica ligada a um sistema de baixa tensão em corrente alternada. Finalmente, são apresentados dois casos de estudo relativos a um sistema de controlo preditivo e regulação térmica para aplicações domésticas com necessidade de climatização, o qual permitirá a minimização do consumo de energia considerando restrições de demanda, carga e climatização.
This work was supported by FEDER funds (European Union) through COMPETE and by Portuguese funds through FCT, under Projects FCOMP-01-0124-FEDER-020282 (Ref. PTDC/EEA-EEL/118519/2010) and UID/CEC/50021/2013. Also, the research leading to these results has received funding from the EU 7th Framework Programme FP7/2007-2013 under grant agreement no. 309048.
