Lightweight Blockchain Framework for Location-aware Peer-to-Peer Energy Trading

Peer-to-Peer (P2P) energy trading can facilitate integration of a large number of small-scale producers and consumers into energy markets. Decentralized management of these new market participants is challenging in terms of market settlement, participant reputation and consideration of grid constraints. This paper proposes a blockchain-enabled framework for P2P energy trading among producer and consumer agents in a smart grid. A fully decentralized market settlement mechanism is designed, which does not rely on a centralized entity to settle the market and encourages producers and consumers to negotiate on energy trading with their nearby agents truthfully. To this end, the electrical distance of agents is considered in the pricing mechanism to encourage agents to trade with their neighboring agents. In addition, a reputation factor is considered for each agent, reflecting its past performance in delivering the committed energy. Before starting the negotiation, agents select their trading partners based on their preferences over the reputation and proximity of the trading partners. An Anonymous Proof of Location (A-PoL) algorithm is proposed that allows agents to prove their location without revealing their real identity. The practicality of the proposed framework is illustrated through several case studies, and its security and privacy are analyzed in detail

State-of-the-art in Power Line Communications: from the Applications to the Medium

In recent decades, power line communication has attracted considerable attention from the research community and industry, as well as from regulatory and standardization bodies. In this article we provide an overview of both narrowband and broadband systems, covering potential applications, regulatory and standardization efforts and recent research advancements in channel characterization, physical layer performance, medium access and higher layer specifications and evaluations. We also identify areas of current and further study that will enable the continued success of power line communication technology.Comment: 19 pages, 12 figures. Accepted for publication, IEEE Journal on Selected Areas in Communications. Special Issue on Power Line Communications and its Integration with the Networking Ecosystem. 201

Development of a power monitoring and control system to provide demand side management of electric vehicle charging activity.

Due to the recent inflow of Electric Vehicles (EVs) to the automobile market, new concerns have risen with respect to the additional electrical load and the resultant effects on an overloaded electric grid. Either for convenience purposes or possibly necessity due to limited electric range on EVs, some EV owners may desire to charge their EV while at work in addition to charging at home. These forward-thinking daytime charging providers are typically Commercial and Industrial (C&I) electric ratepayers, or other large electric consumers which constitute the majority of businesses, shopping centers, academic campuses and manufacturing facilities. Increased electricity consumption due to EV charging activity results in higher electricity costs due to differences in the billing structures between residential and C&I electric ratepayers. Therefore, it is beneficial to the EVSE charging provider to minimize charging activity around peak demand periods which would result in lower electrical costs overall. A solution is developed that can provide this control without creating a nuisance to electric vehicle owners since EV charging demand is somewhat inelastic due to range anxiety. The primary objective of the research detailed in this dissertation is to develop a novel demand side management system for monitoring the peak demand of commercial time-of-day electric ratepayers that cost effectively predicts and controls electric vehicle charging during peak demand periods. This objective is achieved, therefore confirming the hypothesis that such a system can provide cost and demand benefits to forward-thinking commercial electric ratepayers that provide daytime charging capabilities. This work proposes and evaluates a novel Power Monitoring and Control System (PMCS) that can be implemented at C&I EV charging locations to minimize or eliminate the negative impacts of charging electric vehicles at the workplace in C&I environments. Operation of the PMCS begins by forecasting electrical demand in advance of every 15 minute demand interval throughout the day. The forecast is generated using an artificial neural network and a number of input data streams. Electrical demand has been shown to correlate well with weather data such as temperature and dew point. Therefore, using those measurements along with a date and time stamp, and historical electrical demand measurements, a highly accurate forecast for the following 15-minute demand interval was achieved. From that forecast, the number of EV charging stations that may be active, without the chance of creating new electrical demand peaks, is calculated. Finally, the forecast is then used to properly schedule EV charging activity so that electrical demand peaks can be avoided but charging activity is maximized. The avoidance of charging activity at or near peaks in electrical demand results in lower total electric costs associated with the charging process. The final design was implemented in an EV charging testbed at the University of Louisville and data was collected to verify the operation and performance of the PMCS. With a properly designed scheduling and prioritization control algorithm, increases in electrical demand and associated costs are limited to the error in the forecasting algorithm used for predicting electrical demand levels. The final design of the forecasting algorithm results in a mean absolute percent error of 0.02% to 0.08% in the electrical demand forecast. This corresponds to approximately 3 to 10 kVA of error in electrical demand. Taking this error into account, total cost of charging several EVs is reduced by nearly 90%. Furthermore, for scenarios where there are several more electric vehicles requiring charge than there are charging stations available, several scheduling algorithms are presented in an attempt to minimize the total processing time required for completing all charging transactions

Holonic self-sustainable systems for electrical micro grids

The self-sustainability of micro grids is an important challenge in the smart grids field due to the need to balance the fast growing energy consumption, reduce greenhouse gas emissions and increase energy independence by using renewable resources. The use of decentralized paradigms, and particularly multi-agent systems and holonic control, enable to face this challenge by implementing intelligent mechanisms that allow an efficient management of the power flow. In this paper, a holonic based model is introduced, considering load scheduling and forecast mechanisms to improve the micro grids self-sustainability, and consequently reduce the energy cost and the energy dependency from the main utility. The designed holonic based model and strategies were developed by using the agent technology, and particularly the JADE framework, showing important improvements in the self-sustainability of micro grids working in different operating modes.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Recursos geológicos de Trás-os-Montes – Passado, presente e perspetivas futuras

Em consequência da sua evolução ao longo da história da Terra, a região de Trás-os-Montes e Alto Douro possui uma grande diversidade de recursos geológicos. Alguns deles foram explorados pelo Homem em diferentes momentos da sua História. Este livro pretende contribuir para o conhecimento, valorização e promoção dos recursos geológicos e do património associado à sua exploração no passado; pois estamos convencidos de que uma eficiente exploração de alguns destes recursos, juntamente com a valorização turística do património geológico-mineiro, muito pode contribuir para dinamizar a economia da região. A Península Ibérica é constituída por formações rochosas que resultam da ação dos processos geotectónicos e dos fenómenos atmosféricos ao longo de mais de 500 milhões de anos (Ma). Neste contexto, Trás-os-Montes é uma região particularmente privilegiada pois é possível encontrar aqui a marca de grande parte dos fenómenos geológicos decorridos desde, ou mesmo antes, do princípio da formação da cadeia montanhosa Hercínica, ou Varisca, ocorrida na Era paleozoica. Uma dessas marcas é o maciço de Bragança e Morais, resultante da instalação de mantos de carreamento por obducção, testemunho da colisão continental então ocorrida. Neste maciço encontram-se rochas únicas com origem na crosta continental inferior e no manto, como é o caso dos Granulitos do Tojal dos Pereiros (Bragança) que, tal como se verá neste livro, poderão ser das rochas mais antigas da Terra com cerca de 1000 Ma. Neste livro procura-se fazer uma síntese dos vários depósitos minerais metálicos e não metálicos assim como das massas rochosas, com interesse económico, resultantes da sequência dos vários processos geológicos ocorridos desde o início do ciclo orogénico Hercínico até aos dias de hoje como, por exemplo, a erosão, o transporte, a sedimentação, o metamorfismo, o magmatismo e a deformação tectónica. Outra consequência da evolução geodinâmica são as inúmeras nascentes de água mineral natural com propriedades sulfúreas, gasocarbónica ou bicarbonadas sódicas, ligadas a mineralizações em grande profundidade ao longo das falhas, de orientação NNE-SSW, de Manteigas – Vilariça – Bragança e Penacova – Régua – Vila Real – Verin. O sistema de fraturas resultante do relaxamento de tensões orogénicas ocorrido na Era Mesozoica, condicionou também a instalação da rede hidrográfica atual e, juntamente com o processo erosivo iniciado no Pérmico, são os grandes responsáveis pelas magníficas paisagens de Trás-os-Montes e Alto Douro. Devido às suas propriedades terapêuticas conferidas pela suas características naturais de mineralização, algumas águas de origem profunda (Águas Minerais Naturais) são aproveitadas em termalismo de bem-estar ou terapêutico, podendo ainda ser, concomitantemente ou não, disponibilizadas engarrafadas. Neste livro apresenta-se o importante testemunho das práticas de exploração e gestão das concessões hidrominerais das empresas VMPS – Águas e Turismo, S.A. e UNICER Aguas, S.A, detentoras das marcas Pedras Salgadas, Salus Vidago, Melgaço e Vitalis. Os recursos minerais da região transmontana foram explorados pelo Homem desde tempos remotos. Como se verá neste livro, existem evidências da prática da metalurgia desde o VI milénio a.C. São também conhecidos os vestígios de uma intensa mineração deixados pelos romanos como, por exemplo, em Três Minas (ouro), Montesinho (ouro) e Moncorvo (ferro). Contudo, foi sobretudo na época moderna, com destaque para o período compreendido entre meados do século dezanove e o fim do século vinte, que a atividade mineira em Trás-os-Montes teve o seu apogeu. São ainda bem evidentes na nossa paisagem as ruinas dessa indústria que as pessoas mais velhas recordam com alguma saudade. As minas mudaram a realidade de muitas comunidades do interior transmontano pois trouxeram desafogo económico e desenvolvimento social para além de as retirarem do isolamento ancestral a que estavam votadas. A progressiva globalização das economias integrou a nossa indústria extrativa, muito desprotegida, em mercados muito competitivos para os quais não estava preparada. Em consequência, grande parte das minas portuguesas pararam a sua atividade entre as décadas de setenta e noventa do século passado. O encerramento das minas deixou por vezes um legado bastante negativo com instalações abandonadas, lugares poluídos, comunidades enfraquecidas pela emigração, infraestruturas degradadas e consequente contração económica. Felizmente, a maior parte dos passivos ambientais e de segurança têm sido progressivamente revertidos em consequência das prioridades definidas pela União Europeia (EU). A empresa estatal EDM (Empresa de Desenvolvimento Mineiro, S.A.) é responsável desde 2001 pelas intervenções ambientais e de segurança nas antigas explorações mineiras portuguesas. Neste livro dá-se conta da sua atuação em Trás-os- -Montes, nomeadamente em Jales, onde o ouro foi explorado até à última década do século passado. Com este livro pretende-se também fazer uma reflexão sobre a possível valorização em termos económicos do vastíssimo património mineiro existente na região. Para tal apresenta-se o testemunho do Museu do Ferro e da Região de Moncorvo que foi um dos projetos pioneiros no país a fazer a divulgação da atividade mineira e com isso contribuir diretamente para o desenvolvimento local através da procura turística. Apresenta-se também o exemplo do projeto Roteiro das Minas e Pontos de Interesse Mineiro e Geológico de Portugal que promove turisticamente algum do património mineiro e geológico do nosso país. O futuro da indústria extrativa em Trás-os-Montes é imprevisível. A sua evolução depende muito da conjugação de fatores que dependem da evolução dos mercados mundiais das matérias-primas e das grandes opções económica e estratégicas para o nosso país. Nos últimos anos tem-se verificado algum dinamismo no setor através dos contratos de prospeção e pesquisa pedidos junto da Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG). Esta atividade tem refletido o aumento da procura de minérios como o ferro, o ouro, o volfrâmio ou o lítio. Nalguns casos esta procura poderá resultar de alguma instabilidade política nos países produtores que condiciona as necessidades de matéria-prima por parte das grandes economias como a China. Noutros casos, dever-se-á à importância estratégica que lhes é atribuída em função dos desenvolvimentos tecnológicos, como é o caso do lítio na produção de baterias elétricas. Devido ao destaque e ao potencial atualmente associado a este minério, apresenta-se também neste livro uma exposição sobre os recursos de lítio existentes na região transmontana. Para além de terem um impacto direto na economia regional, estas últimas campanhas de prospeção permitiram também conhecer melhor a diversidade, a extensão e a génese dos recursos minerais de Trás-os-Montes. Referimos como exemplo o jazigo de ferro de Moncorvo que, embora tenha já sido bastante estudado no passado e como tal considerado um dos maiores da Europa, foi novamente objeto de estudo através da aplicação de novas técnicas de prospeção e de investigação científica de que damos conta neste livro. A concretização dos objetivos a que este livro se propõe, nomeadamente, a divulgação, promoção e valorização dos recursos geológicos de vasta região transmontana, só é possível através do contributo individual dos vários autores que aceitaram o nosso convite e aos quais estamos muito gratos. Aproveitamos também para agradecer às suas instituições e empresas de origem, nomeadamente, à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (UTAD), à Universidade do Minho (UM), à Companhia Portuguesa do Ferro S.A. (CPF), ao Super Bock Group, ao Projeto Arqueológico da Região de Moncorvo (PARM), ao Centro de Investigação Transdisciplinar: Cultura Espaço e Memória (CITCEM), à Direção Regional de Cultura do Norte (DRCN), à Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG) e ao Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Agradecemos igualmente o apoio à publicação dado pelas empresas Super Bock Group, EDM, Omya, CPF e pela Câmara Municipal de Torre de Moncorvo e pelo Museu do Ferro & da Região de Moncorvo. O nosso muito obrigado também aos Geólogos Carlos Rosa, Pedro Santos e Antunes da Silva e ao Engenheiro José Nunes de Almeida pelos seus empenhos pessoais na concretização deste projeto. Por fim, agradecemos ao Atilano Suarez o excelente trabalho de design e paginação deste livro. O livro está dividido em duas partes. A primeira, intitulada Diversidade e Importância dos Recursos Geológicos, apresenta uma síntese dos principais recursos minerais existentes na região, com destaque para os recursos de lítio, ferro e águas minerais naturais. A segunda parte intitulada Perspetiva Histórica e Potencial Turístico do Património Geológico e Mineiro, aborda a mineração ao longo da História e apresenta alguns contributos para a valorização do património mineiro e geológico da região.Agradecemos igualmente o apoio à publicação dado pelas empresas Super Bock Group, EDM, Omya, CPF e pela Câmara Municipal de Torre de Moncorvo e pelo Museu do Ferro & da Região de Moncorvoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Battery-Conscious, Economic, and Prioritization-Based Electric Vehicle Residential Scheduling

Advances in communication technologies and protocols among vehicles, charging stations, and controllers have enabled the application of scheduling techniques to prioritize EV fleet charging. From the perspective of users, residential EV charging must particularly address cost-effective solutions to use energy more efficiently and preserve the lifetime of the battery—the most expensive element of an EV. Considering this matter, this research addresses a residential EV charging scheduling model including battery degradation aspects when discharging. Due to the non-linear characteristics of charging and battery degradation, we consider a mixed integer non-linearly constrained formulation with the aim of scheduling the charging and discharging of EVs to satisfy the following goals: prioritizing charging, reducing charging costs and battery degradation, and limiting the power demand requested to the distribution transformer. The results shows that, when EVs are discharged before charging up within a specific state-of-charge range, degradation can be reduced by 5.3%. All charging requests are completed before the next-day departure time, with 16.35% cost reduction achieved by scheduling charging during lower tariff prices, in addition to prevention of overloading of the distribution transformer