Un equipo de investigadores del Instituto ai2, perteneciente al Grupo de Control Predictivo y Optimización Heurística (CPOH), trabaja en el diseño de sistemas de gestión inteligente de energía para viviendas más eficiente y que reducirá las emisiones de CO2.
Los sistemas microCHP permiten generar energía eléctrica y térmica simultáneamente en viviendas. Dependiendo del combustible empleado, el impacto sobre el medio ambiente puede ser mayor todavía. En este proyecto, el sistema microCHP emplea hidrógeno como combustible (eliminando drásticamente la generación de CO2 en el proceso de producción). La energía eléctrica generada por el sistema microCHP se destina a alimentar las cargas eléctricas de la vivienda y la energía térmica se utiliza para el suministro de la calefacción (radiadores, suelo radiante) y el agua caliente. “La principal ventaja de estos sistemas respecto a los sistemas de alimentación de energía tradicionales (el suministro a través del tendido eléctrico, suministro de gas), es que el calor generado durante el proceso de producción de energía eléctrica es aprovechado, lo que se traduce en un aumento sustancial de la eficiencia energética total del sistema”, comenta Xavier Blasco, investigador principal del proyecto en el CPOH.
Además, dado que la generación de la energía se produce en la misma vivienda, es decir, en el lugar donde será utilizada, se eliminan las pérdidas de energía por transporte. “Este aumento sustancial de la eficiencia energética provoca una reducción significativa de las emisiones de CO2 a la atmósfera dado que se utiliza un combustible limpio y se optimiza la gestión de los flujos de energía. Consumiendo menos combustible se generar la misma cantidad de energía”, explica Blasco.
Simulación de una vivienda real
El objetivo científico principal del proyecto ROMOTOOLS (Desarrollo de herramientas de optimización multiobjetivo para problemas de ingeniería con incertidumbre) es desarrollar herramientas de optimización para hacer frente a problemas con incertidumbres. El caso de la gestión de energía es un claro ejemplo de este tipo de sistemas. El objetivo tecnológico principal de este proyecto es conseguir que estos sistemas de gestión de energía sean más inteligentes, de manera que, si manejan más información técnica (potencia de las pilas de combustible, rendimiento eléctrico, tasa de degradación, tiempo de respuesta de la pila, rendimiento del calentador, tamaño del tanque de agua caliente) y económica (precio de la electricidad, predicciones de demanda de energía eléctrica y térmica, entre otros), puedan tomar mejores decisiones ante los diferentes problemas que puedan plantearse.
Para validar los desarrollos, el equipo del Instituto ai2 simulará el modelo ante los perfiles de demanda de energía eléctrica y térmica típicos en distintas instalaciones doméstica durante un año completo. El manejo de todos estos datos y la incertidumbre presente en el sistema, especialmente en las predicciones de demanda, es la base sobre la que trabajará el equipo, que buscará nuevos algoritmos de gestión para lograr un sistema robusto y, por tanto, con un buen funcionamiento. “El objetivo último es reducir las emisiones de CO2, así como del coste de operación”, asegura Xavier Blasco.
Pantallas acústicas más aislantes y sostenibles
Además de en este sistema de energía sostenible, en el marco del proyecto ROMOTOOLS también se aplicarán estas técnicas y conocimientos al diseño de pantallas acústicas, basadas en cristales de sonido, con el objetivo de mejorar su aislamiento y absorción, para su aplicación en acústica urbanística y medioambiental más sostenible.
El equipo del ai2 está formado por más de una decena de investigadores que llevan años trabajando en diversos proyectos relacionados con el desarrollo de algoritmos de optimización multiobjetivo aplicados a diversos problemas industriales como los dos que plantea el proyecto.
ROMOTOOLS, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, se prolongará hasta 2025. En la parte de energía se ha trabajado con Ampere Energy y se ha establecido una colaboración con Centro de Investigación en Tecnología, Energía y Sostenibilidad (CITES) de la Universidad de Huelva. En la aplicación de las técnicas de optimización robustas se han establecido colaboraciones con el ITQ (en el marco de un proyecto europeo “iCareplast”) y con un grupo de investigación de la Universidad del País Vasco.