Heterogeneous Collaborative Sensor Network for Electrical Management of an Automated House with PV Energy

In this paper we present a heterogeneous collaborative sensor network for electrical management in the residential sector. Improving demand-side management is very important in distributed energy generation applications. Sensing and control are the foundations of the “Smart Grid” which is the future of large-scale energy management. The system presented in this paper has been developed on a self-sufficient solar house called “MagicBox” equipped with grid connection, PV generation, lead-acid batteries, controllable appliances and smart metering. Therefore, there is a large number of energy variables to be monitored that allow us to precisely manage the energy performance of the house by means of collaborative sensors. The experimental results, performed on a real house, demonstrate the feasibility of the proposed collaborative system to reduce the consumption of electrical power and to increase energy efficiency

Sensors in Collaboration Increase Individual Potentialities

sensor

NILM techniques for intelligent home energy management and ambient assisted living: a review

The ongoing deployment of smart meters and different commercial devices has made electricity disaggregation feasible in buildings and households, based on a single measure of the current and, sometimes, of the voltage. Energy disaggregation is intended to separate the total power consumption into specific appliance loads, which can be achieved by applying Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) techniques with a minimum invasion of privacy. NILM techniques are becoming more and more widespread in recent years, as a consequence of the interest companies and consumers have in efficient energy consumption and management. This work presents a detailed review of NILM methods, focusing particularly on recent proposals and their applications, particularly in the areas of Home Energy Management Systems (HEMS) and Ambient Assisted Living (AAL), where the ability to determine the on/off status of certain devices can provide key information for making further decisions. As well as complementing previous reviews on the NILM field and providing a discussion of the applications of NILM in HEMS and AAL, this paper provides guidelines for future research in these topics.Agência financiadora: Programa Operacional Portugal 2020 and Programa Operacional Regional do Algarve 01/SAICT/2018/39578 Fundação para a Ciência e Tecnologia through IDMEC, under LAETA: SFRH/BSAB/142998/2018 SFRH/BSAB/142997/2018 UID/EMS/50022/2019 Junta de Comunidades de Castilla-La-Mancha, Spain: SBPLY/17/180501/000392 Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness (SOC-PLC project): TEC2015-64835-C3-2-R MINECO/FEDERinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Clean energy and environment: combating climate change by Hong Kong researchers and professionals

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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

Internet of things (IoT) based adaptive energy management system for smart homes

PhD ThesisInternet of things enhances the flexibility of measurements under different environments, the development of advanced wireless sensors and communication networks on the smart grid infrastructure would be essential for energy efficiency systems. It makes deployment of a smart home concept easy and realistic. The smart home concept allows residents to control, monitor and manage their energy consumption with minimal wastage. The scheduling of energy usage enables forecasting techniques to be essential for smart homes. This thesis presents a self-learning home management system based on machine learning techniques and energy management system for smart homes. Home energy management system, demand side management system, supply side management system, and power notification system are the major components of the proposed self-learning home management system. The proposed system has various functions including price forecasting, price clustering, power forecasting alert, power consumption alert, and smart energy theft system to enhance the capabilities of the self-learning home management system. These functions were developed and implemented through the use of computational and machine learning technologies. In order to validate the proposed system, real-time power consumption data were collected from a Singapore smart home and a realistic experimental case study was carried out. The case study had proven that the developed system performing well and increased energy awareness to the residents. This proposed system also showcases its customizable ability according to different types of environments as compared to traditional smart home models. Forecasting systems for the electricity market generation have become one of the foremost research topics in the power industry. It is essential to have a forecasting system that can accurately predict electricity generation for planning and operation in the electricity market. This thesis also proposed a novel system called multi prediction system and it is developed based on long short term memory and gated recurrent unit models. This proposed system is able to predict the electricity market generation with high accuracy. Multi Prediction System is based on four stages which include a data collecting and pre-processing module, a multi-input feature model, multi forecast model and mean absolute percentage error. The data collecting and pre-processing module preprocess the real-time data using a window method. Multi-input feature model uses single input feeding method, double input feeding method and multiple feeding method for features input to the multi forecast model. Multi forecast model integrates long short term memory and gated recurrent unit variations such as regression model, regression with time steps model, memory between batches model and stacked model to predict the future generation of electricity. The mean absolute percentage error calculation was utilized to evaluate the accuracy of the prediction. The proposed system achieved high accuracy results to demonstrate its performance

Enhancing the efficiency of electricity utilization through home energy management systems within the smart grid framework

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

FAIR Metadata Standards for Low Carbon Energy Research—A Review of Practices and How to Advance

The principles of Findability, Accessibility, Interoperability, and Reusability (FAIR) have been put forward to guide optimal sharing of data. The potential for industrial and social innovation is vast. Domain-specific metadata standards are crucial in this context, but are widely missing in the energy sector. This report provides a collaborative response from the low carbon energy research community for addressing the necessity of advancing FAIR metadata standards. We review and test existing metadata practices in the domain based on a series of community workshops. We reflect the perspectives of energy data stakeholders. The outcome is reported in terms of challenges and elicits recommendations for advancing FAIR metadata standards in the energy domain across a broad spectrum of stakeholders