ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
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SISTEMA COOPERATIVO DE PLANIFICACIÓN DE DEMANDA DE ELECTRICIDAD AGREGADA: COMUNIDADES SOSTENIBLES QUE OPTIMIZAN EL CONSUMO DE RENOVABLES
Autor/aCruz de la Torre, Carlos
DepartamentoElectrónica
Director/aBravo Muñoz, Ignacio
Codirector/aPalomar González, Esther
Fecha de defensa31/01/2022
CalificaciónSobresaliente Cum Laude
ProgramaElectrónica: Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (RD 99/2011)
Mención internacionalNo
ResumenHoy en día, la eficiencia energética aparece como eje fundamental para combatir el cambio climático y reducir nuestra huella de carbono. En este sentido, el rol del ciudadano y las decisiones de los consumidores con respecto a su estilo de vida, como el uso de vehículos híbridos o eléctricos, el consumo de alimentos procedentes de agricultura sostenible y una gestión eficiente de la energía en hogares son piezas claves para promover una nueva realidad de energía sostenible. Instituciones públicas están prestando programas de ayuda para la modernización de equipamiento, y financiando reformas hacia una mayor eficiencia energética en hogares, instalaciones públicas y edificios residenciales. Por su parte, Red Eléctrica promueve un nuevo modelo energético, estimulado por Directivas Europeas, en el que la gestión de la flexibilidad de demanda, el fomento de autoconsumo y almacenamiento procedente de fuentes renovables, así como la integración del consumidor en servicios de balanceo son iniciativas reales. La conocida como comunidad inteligente surge como evolución del paradigma de las ciudades inteligentes y supone un enfoque centrado en las personas en el que los ciudadanos aspiran a lograr objetivos comunes. Este paradigma, junto con los electrodomésticos inteligentes y otros dispositivos conectados en la Internet de las cosas, han aumentado las expectativas en las tecnologías TIC para la consecución y mayor aceptación de programas de eficiencia energética como la Respuesta de Demanda. Estos programas buscan balancear suministro y demanda energética, reducir emisiones, promover la integración de las energías renovables y fomentar un cambio en el comportamiento del consumidor. Esta tesis doctoral surge de la necesidad de diseñar, desarrollar, implantar y medir los beneficios derivados de la gestión de la demanda mediante una solución tecnológica que ayude a los consumidores a administrar su demanda y su flexibilidad. Para ello, se diseña un algoritmo de planificación de la demanda agregada de electricidad en una comunidad de consumidores y un controlador de sus electrodomésticos conectados. Esta agregación se optimiza gracias a una función objetivo que se alimenta con la oferta disponible de energía renovable. La solución se implementa en plataformas ligeras y económicas, y se valida en entornos de laboratorio cumpliendo estrictos requisitos de rendimiento, fiabilidad, calidad de servicio y seguridad. Escenarios emulados en prototipos ofrecen resultados muy eficientes y realistas y permiten reconocer un conjunto de tres patrones de comportamiento en comunidades de consumidores construidas sobre un conjunto de datos de consumo real. La flexibilidad, el volumen y curva de demanda son factores determinantes para una planificación más efectiva y eficiente de la demanda total de la comunidad. La identificación, por experto y por aprendizaje automático, de estos patrones ayuda a definir y predecir una mejor estrategia en el desarrollo de programas de gestión de demanda y de agregación en comunidades reales que busquen cooperativamente maximizar el aprovechamiento de fuentes renovables además de fomentar un cambio en el comportamiento del consumidor hacia un consumo más sostenible y eficiente.