Hybrid power-heat microgrid solution using hydrogen as an energy vector for residential houses in Spain. A case study

In order to favor a transition to a renewable energy economy, it is necessary to study the possible permeation of renewable energy sources not only in the electric grid or industrial scale, but also in the small householding scale. One of the most interesting technologies available for this purpose is solar energy, since it is a mature technology that can be easily installed in every rooftop. Thus, a techno-economic assessment was carried out to evaluate the installation of a solar-based power-heat hybrid microgrid considering the use of hydrogen as an energy vector in a typical residential house in Spain. Lead-acid batteries plus the photovoltaic and solar thermal energy installation are complemented with a hydrogen system composed of an electrolyzer, two metal hydride bottles, and a fuel cell. A simulation tool has been generated using experimental models developed and validated with real equipment for each one of the electric microgrid component. Three operating modes were tested making use of this tool to better manage the energy consumed/produced and optimize the economic output of the facility. The results show that setting up a hydrogen-based microgrid in a residential house is unviable today, mainly due to the high cost of hydrogen generation and consumption equipment. If only solar energy is considered, the microgrid inversion (12.500 €) is recovered in ten years. On the other hand, selling the electricity output has almost no repercussions considering current electrical rates in Spain. Finally, while using an optimization algorithm to manage energy use, battery life-spam, and economic benefit slightly increase. However, this profit may not be enough to justify the use of a more complex control system. The results of this research will help users, renewable energy companies, investigators, and policymakers to better understand the different factors influencing the spread of renewable smart grids in households and propose solutions to address these.Junta de Andalucía - Consejería de Conocimiento, Investigación y Universidad PY18-RE-002

Renewable medium-small projects in Spain: Past and present of microgrid development

This paper reviews the on-going research studies and microgrid pilot projects focusing on the Spanish case because of its renewable energy potential with the objective set on highlights the main investigation drifts in the field such as the used technologies, control methods and operation challenges. That way, several smart grids have been commented and compared, finding that photovoltaic and wind power are the favourites energy generation technologies. Although batteries are the most widespread energy storage systems, green hydrogen has a strong presence, showing up in a third of the Spanish smart grids. Traditional control strategies are being displaced by advanced ones such as MPC or fuzzy logic due to its higher efficiency. The reader will have a clear view of the potential of renewable energy penetration in the form of smart grids in Spain, through the study of the equipment involved in the different facilities contribution and the main control strategies implemented, in a comparative analysis of the key aspect of this emerging technology.Consejería de Conocimiento, Investigación y Universidad - Junta de Andalucía PY18-RE-002

Modelado y control de campos solares con radiación parcial.

El objetivo principal de esta tesis es el modelado, simulación y control óptimo de campos solares de colectores cilindro-parabólicos durante situaciones de radiación parcial, es decir, cuando diferentes zonas del campo reciben distintos niveles de radiación solar. Hoy en día, las plantas comerciales tienen dificultades a la hora de operar el campo de colectores cuando a lo largo del día se produce el paso de nubes esporádicas que afectan a diferentes zonas del mismo. En esta tesis se estudian las posibles soluciones al problema de control de este tipo de campos solares, mediante técnicas de control avanzado. En primer lugar se ha realizado un modelo completo del campo solar teniendo en cuenta todos los lazos del campo de forma individual. Además también se ha realizado un modelo para simular el paso de las nubes a través del campo y un modelo del ciclo de potencia utilizado por el campo para producir la potencia eléctrica. Estos modelos se han utilizado en un primer estudio orientado a optimizar la producción de potencia eléctrica. Para ello se ha calculado para cada valor de radiación solar cual es el valor de la temperatura de salida del campo solar que maximiza la potencia eléctrica producida. Las conclusiones obtenidas en este primer estudio, sirvieron para desarrollar un control óptimo del campo que maximizara la potencia eléctrica generada por el mismo. La estrategia de control propuesta se basó en la utilización de un “Model Predictive Control” (MPC), el cual hace uso de un modelo de predicción del paso de las nubes y del campo de colectores para calcular el caudal de aceite óptimo (que para un determinado valor de radiación solar se corresponde con el valor óptimo de temperatura al ser variables dependientes), de forma que maximice la potencia generada. Este MPC se ha probado con dos configuraciones diferentes; una en la que el controlador manipula el caudal total de aceite, el cual luego se divide entre todos los lazos por igual, y otra en la que manipula el caudal que pasa por cada uno de los lazos de forma individual. Los resultados de simulación obtenidos con ambas configuraciones del MPC se compararon con los de la estrategia de control utilizada habitualmente por los campos solares comerciales, basada en mantener una temperatura de operación del aceite de salida del campo en torno a 400ºC, que es el máximo permitido para evitar la degradación del aceite. Con este estudio se puso de manifiesto un problema de operación en el campo cuando se utiliza la estrategia de mantener constante la temperatura del aceite de salida del campo estando parte del mismo cubierto por nubes, el cual consiste en la aparición de picos de temperatura, especialmente en aquellos lazos no afectados por las nubes. Finalmente, para terminar con los objetivos propuestos en esta tesis, se decidió aplicar el proceso de optimización desarrollado anteriormente a una planta solar con sistema de almacenamiento de sales fundidas. Para ello se incorporó al modelo actual del campo un modelo para el sistema de almacenamiento, compuesto por dos tanques de sales fundidas y un intercambiador de calor. También se modificó el modelo del ciclo de potencia para adaptarlo a una producción menor de potencia eléctrica ya que parte de la misma iba a estar destinada a ser almacenada. Con esta nueva configuración de la planta solar el objetivo de la optimización consiste en maximizar la cantidad de energía térmica almacenada mientras se mantiene constante la producción de potencia eléctrica, ésto se debe a que en este caso el objetivo de optimización es mantener la producción eléctrica el máximo número de horas posible, lo cual se consigue maximizando la energía térmica almacenada (teniendo en cuenta un valor de temperatura mínima que luego permita transformarla eficientemente en energía eléctrica). De nuevo se utilizó un MPC para resolver este problema de optimización y los resultados obtenidos se compararon igualmente con la estrategia de control utilizada por las plantas comerciales de mantener la temperatura del aceite de salida del campo en un valor constante y próximo a los 400ºC

Optimum Control of Parabolic Trough Solar Fields with Partial Radiation

This paper describes the main problems of operating parabolic trough solar fields during days with partial radiation. An optimal control strategy is proposed to solve these problems and it is assessed against a classical one, which uses a feedforward and a PI controller with a fixed set point of oil outlet temperature. Some simulations have been made using MATLAB to demonstrate that using the optimal control strategy better results can be achieved.Ministerio de Ciencia e Innovación PI2013-44135-RMinisterio de Ciencia e Innovación DPI2015-70973-

Modelado y Simulación de un Campo Solar con Paso de Nube

XXXVI Jornadas de Automática, 2 - 4 de septiembre de 2015. BilbaoEste artículo muestra el proceso mediante el cual se ha desarrollado un modelo genérico de un campo solar con paso de nube. El modelo ha tomado como base el que se había realizado para el campo ACUREX de Almería en que se modelaba un único lazo de colectores. A partir de él se ha desarrollado un modelo que se pueda adaptar a cualquier campo solar existente variando unos cuantos parámetros específicos, así como el número de lazos y de colectores por lazo de los que se componga .La realización de este modelo surge de la necesidad de evaluar cómo afecta el paso de las nubes a través de un campo solar, para lo cual no se puede simplemente simular un único lazo y asumir que todos los lazos se comportan de la misma manera, sino que es necesario que se simulen de forma independiente ya que a cada uno le llegará un valor diferente de irradiancia en cada instante de tiempo. Para modelar el paso de la nube se divide la superficie del campo en una serie de elementos de igual superficie con ayuda de una matriz a los que se les asignará un valor de irradiancia en función de si está pasando una nube por ellos o no. Por último se pretende que con ayuda de este modelo se puedan diseñar estrategias de control con las que se mejore la operación de un campo solar en los casos en que se opere en días de inestabilidad atmosférica.Ministerio de Ciencia e Innovación DPI2013-44135-

Influence of the dwell time in the polarization hysteresis of polymer electrolyte membrane fuel cells

The extent of the cell voltage hysteresis observed in polarization curves of PEM fuel cells and the origins causing this effect are investigated by performing experimental polarization curves with different dwell times for a 50 cm2 PEM fuel cell. Electrochemical Impedance Spectroscopy measurements are carried out in order to determine the relative contributions of the different polarizations (ohmic, activation, and concentration polarization). Equivalent circuits were obtained from the impedance spectra, where the interpretation of the circuit parameters enabled the analysis of the origin and extent of the cell voltage hysteresis. It was identified that the cause of the cell voltage hysteresis is actually dominated by the changes in the concentration polarization at low current densities, and by the changes in the activation polarization at high current densities. The cell ohmic resistance (and consequently the membrane hydration) presents a minor effect on the cell voltage hysteresis. The effect of the dwell time in the cell voltage hysteresis (with values ranging from 15 to 25 mV) presents a mixed trend, with an initial decrease for increasing dwell times from 120 to 600 s, and a later increase and a final almost constant hysteresis for longer dwell times

Control Optimo Aplicado a Campos de Colectores Solares Distribuidos

En este trabajo se describe el control de una planta solar de colectores cil´ındrico parabolicos cuando la radiaci ´ on solar est ´ a some- ´ tida a variaciones debidas al paso de nubes. El objetivo de las estrategias de control desarrolladas es optimizar la potencia generada, a diferencia de otras estrategias que persiguen el mantenimiento de la temperatura de salida del campo solar. El modelo desarrollado de la planta solar incluye tanto el campo solar con todos sus lazos, como el sistema de generacion de potencia y el sistema de ´ almacenamiento. As´ı mismo se modela el paso de las nubes con diferentes tamanos de cobertura del campo solar. Se desarrollan ˜ diferentes estrategias de control para maximizar la potencia generada y al mismo tiempo intentar producir dicha potencia el maximo ´ de tiempo posible y con las menores variaciones.This work describes the optimal control of a parabolic trough solar plant when the solar radiation is subject to variations due to the passage of clouds. The objective of the control strategies developed is to optimize the generated power, unlike other strategies that pursue the maintenance of the outlet oil temperature of the solar field. The solar plant model developed includes the solar field with all its loops, as well as the power generation system and the storage system. It also models the passage of clouds with different sizes of coverage of the solar field. Different control strategies are developed to maximize the power generated and at the same time to try to produce that power as long as possible and with the smallest variations.Ministerio de Ciencia e Innovación DPI2015-70973-RMinisterio de Ciencia e Innovación DPI2013-44135-

The age again in the eye of the COVID-19 storm: evidence-based decision making.

One hundred fifty million contagions, more than 3 million deaths and little more than 1 year of COVID-19 have changed our lives and our health management systems forever. Ageing is known to be one of the significant determinants for COVID-19 severity. Two main reasons underlie this: immunosenescence and age correlation with main COVID-19 comorbidities such as hypertension or dyslipidaemia. This study has two aims. The first is to obtain cut-off points for laboratory parameters that can help us in clinical decision-making. The second one is to analyse the effect of pandemic lockdown on epidemiological, clinical, and laboratory parameters concerning the severity of the COVID-19. For these purposes, 257 of SARSCoV2 inpatients during pandemic confinement were included in this study. Moreover, 584 case records from a previously analysed series, were compared with the present study data. Concerning the characteristics of lockdown series, mild cases accounted for 14.4, 54.1% were moderate and 31.5%, severe. There were 32.5% of home contagions, 26.3% community transmissions, 22.5% nursing home contagions, and 8.8% corresponding to frontline worker contagions regarding epidemiological features. Age > 60 and male sex are hereby confirmed as severity determinants. Equally, higher severity was significantly associated with higher IL6, CRP, ferritin, LDH, and leukocyte counts, and a lower percentage of lymphocyte, CD4 and CD8 count. Comparing this cohort with a previous 584-cases series, mild cases were less than those analysed in the first moment of the pandemic and dyslipidaemia became more frequent than before. IL-6, CRP and LDH values above 69 pg/mL, 97 mg/L and 328 U/L respectively, as well as a CD4 T-cell count below 535 cells/μL, were the best cut-offs predicting severity since these parameters offered reliable areas under the curve. Age and sex together with selected laboratory parameters on admission can help us predict COVID-19 severity and, therefore, make clinical and resource management decisions. Demographic features associated with lockdown might affect the homogeneity of the data and the robustness of the results

Jornadas Nacionales de Robótica y Bioingeniería 2023: Libro de actas

Las Jornadas de Robótica y Bioingeniería de 2023 tienen lugar en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de la Universidad Politécnica de IVIadrid, entre los días 14 y 16 de junio de 2023. En este evento propiciado por el Comité Español de Automática (CEA) tiene lugar la celebración conjunta de las XII Jornadas Nacionales de Robótica y el XIV Simposio CEA de Bioingeniería. Las Jornadas Nacionales de Robótica es un evento promovido por el Grupo Temático de Robótica (GTRob) de CEA para dar visibilidad y mostrar las actividades desarrolladas en el ámbito de la investigación y transferencia tecnológica en robótica. Asimismo, el propósito de Simposio de Bioingeniería, que cumple ahora su decimocuarta dicción, es el de proporcionar un espacio de encuentro entre investigadores, desabolladores, personal clínico, alumnos, industriales, profesionales en general e incluso usuarios que realicen su actividad en el ámbito de la bioingeniería. Estos eventos se han celebrado de forma conjunta en la anualidad 2023. Esto ha permitido aunar y congregar un elevado número de participantes tanto de la temática robótica como de bioingeniería (investigadores, profesores, desabolladores y profesionales en general), que ha posibilitado establecer puntos de encuentro, sinergias y colaboraciones entre ambos. El programa de las jornadas aúna comunicaciones científicas de los últimos resultados de investigación obtenidos, por los grupos a nivel español más representativos dentro de la temática de robótica y bioingeniería, así como mesas redondas y conferencias en las que se debatirán los temas de mayor interés en la actualidad. En relación con las comunicaciones científicas presentadas al evento, se ha recibido un total de 46 ponencias, lo que sin duda alguna refleja el alto interés de la comunidad científica en las Jornadas de Robótica y Bioingeniería. Estos trabajos serán expuestos y presentados a lo largo de un total de 10 sesiones, distribuidas durante los diferentes días de las Jornadas. Las temáticas de los trabajos cubren los principales retos científicos relacionados con la robótica y la bioingeniería: robótica aérea, submarina, terrestre, percepción del entorno, manipulación, robótica social, robótica médica, teleoperación, procesamiento de señales biológicos, neurorehabilitación etc. Confiamos, y estamos seguros de ello, que el desarrollo de las jornadas sea completamente productivo no solo para los participantes en las Jornadas que podrán establecer nuevos lazos y relaciones fructíferas entre los diferentes grupos, sino también aquellos investigadores que no hayan podido asistir. Este documento que integra y recoge todas las comunicaciones científicas permitirá un análisis más detallado de cada una de las mismas

Contemporary use of cefazolin for MSSA infective endocarditis: analysis of a national prospective cohort

Objectives: This study aimed to assess the real use of cefazolin for methicillin-susceptible Staphylococcus aureus (MSSA) infective endocarditis (IE) in the Spanish National Endocarditis Database (GAMES) and to compare it with antistaphylococcal penicillin (ASP). Methods: Prospective cohort study with retrospective analysis of a cohort of MSSA IE treated with cloxacillin and/or cefazolin. Outcomes assessed were relapse; intra-hospital, overall, and endocarditis-related mortality; and adverse events. Risk of renal toxicity with each treatment was evaluated separately. Results: We included 631 IE episodes caused by MSSA treated with cloxacillin and/or cefazolin. Antibiotic treatment was cloxacillin, cefazolin, or both in 537 (85%), 57 (9%), and 37 (6%) episodes, respectively. Patients treated with cefazolin had significantly higher rates of comorbidities (median Charlson Index 7, P <0.01) and previous renal failure (57.9%, P <0.01). Patients treated with cloxacillin presented higher rates of septic shock (25%, P = 0.033) and new-onset or worsening renal failure (47.3%, P = 0.024) with significantly higher rates of in-hospital mortality (38.5%, P = 0.017). One-year IE-related mortality and rate of relapses were similar between treatment groups. None of the treatments were identified as risk or protective factors. Conclusion: Our results suggest that cefazolin is a valuable option for the treatment of MSSA IE, without differences in 1-year mortality or relapses compared with cloxacillin, and might be considered equally effective