Renewable Energy Cooperatives as an instrument towards the energy transition in Spain

Producción CientíficaRenewable Energy Sources (RES) offer a key transformative potential from a social point of view due to their modularity and capacity to generate energy at local level, allowing for the development of democratic and participative bottom-up initiatives. Spanish RES cooperatives, unlike other European countries, are few in number. Here, we review their development by applying the Multi-Level Perspective approach. Spanish RES cooperatives have recently come up against a hostile regulatory and economic context, which has induced specific organizational and operating structures such as the application of innovative participation methods and investment tools. Spanish RES cooperatives regularly collaborate in sharing learning processes and experiences, having also demonstrated their capacity to spread new ideas at both social and political levels. However, despite their growth and territorial spread over the last few years, RES cooperatives still have a minor presence in the Spanish energy system. Although some internal factors may limit their potential as an active instrument towards the transition to RES in the country, the regime's resistance is found to be the main barrier. This paper concludes with some recommendations for policy makers and RES cooperatives to enhance its potential role in the forthcoming energy transition process.Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (Project FJCI-2016–28833)European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement no 69128

Cost-effectiveness and minimum requirements of nZEB for residential buildings under the new Spanish Technical Building Code

This paper evaluates a parametric analysis towards compliance with the nZEB standard, which in Spain is defined by the latest update of the Technical Building Code. This regulation is critically assessed regarding its ability to promote the concept of cost optimization, promote renewable energy sources and minimize primary energy consumption in the residential sector. To this end, a virtual building was defined and multiple designs were evaluated using DesignBuilder software. A set of 170 alternative scenarios was established and parametrically evaluated for five cities representing the five climatic zones of inland Spain (Bilbao, Burgos, Seville, Madrid and Almeria). The results were evaluated focusing on cost-cost effectiveness and primary energy consumption values for the different scenarios, evaluating them in relation to the minimum requirements set by the regulation. The great potential of photovoltaic energy is highlighted, which allows negative values to be obtained for the two Equivalent Uniform Annual Costs due to the cost avoided through self-consumption. This fact makes the optimal designs tend to electrification, specifically through air and ground source heat pumps. It is worth mentioning that the new Code has only established a minimum target for renewable self-consumption in the residential sector, which should be reinforced in future updates.The project leading to these results has received funding from “La Caixa” Foundation under the project code LCF/PR/SR20/52550013

Energy Colonialism: A Category to Analyse the Corporate Energy Transition in the Global South and North

This article aims to define the category of energy colonialism in order to analyse the conflicts that are arising due to the deployment of renewable energy megaprojects in the Global South and in the peripheries of the Global North. First, the limits of the corporate energy transition are questioned, and based on an exhaustive bibliographic review, the category of energy colonialism is formulated along with six dimensions that characterise it: geopolitical; economic and financial inequalities; power, violence, and decision making; land grabbing and dispossession; impacts on territories and commons; resistance and socio-territorial conflicts. Based on this framework, we analyse and juxtapose different expressions of energy colonialism in four case studies; the isthmus of Tehuantepec (Oaxaca, Mexico), the territories of Western Sahara occupied by Morocco, the Saami territory in Norway, and the rural territories of Spain. The results from this study allow us to conclude that energy colonialism is a useful concept for understanding and critiquing the effects of the corporate energy transition and establishing a base for grassroots and decolonial alternatives in both the Global North and South.This paper is part of the project TED2021-130035B-100, funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by the European Union “NextGenerationEU”/PRTR

The Open Data Potential for the Geospatial Characterisation of Building Stock on an Urban Scale: Methodology and Implementation in a Case Study

Energy renovation in buildings is one of the major challenges for the decarbonisation of the building stock. To effectively prioritise decision making regarding the adoption of the most efficient solutions and strategies, it is imperative to develop agile methods to determine the energy performance of buildings on an urban scale, in order to evaluate the impact of these improvements. In this regard, the data collection for feeding building energy models plays a key role in the accuracy and reliability of this issue, and the significant increase in recent years of available data from open data sources offers great potential in this respect. Thus, this study focuses on proposing a systematised and automated method for obtaining information from open data sources so as to obtain the most relevant geometric and thermal characteristics of residential buildings on an urban scale. The criteria for selecting the parameters to be obtained are based on their potential use as input data in different energy demand models aimed at assessing the energy performance of the building stock in a given area and, eventually, to evaluate the potential for improvement and the mitigation of different strategies. Geometric characterisation relies on obtaining and processing open data from cadastres to extract envelope surfaces categorised by orientation through QGIS (Free and Open Source Geographic Information System). For thermal characterisation, an automated process assigns different parameter-based information obtained from cadastral data, such as the year of construction. Finally, the applicability of the method is demonstrated through its implementation in the case study of Bilbao (Spain). The obtained results show that, although additional data should be collected when a detailed analysis of a building or building cluster has to be carried out, the existing open data can provide a first approximation, providing a first global view of the building stock in a region. It demonstrates the usability of the proposed method as an effective way to obtain and process these relevant data.The work presented in this paper was carried out within the EnePoMAP Project that was funded by “La Caixa” Foundation under the project code LCF/PR/SR20/52550013. The recruitment of the Author Cristina Villanueva-Díaz was funded by the European Union-Next Generation EU. The author Milagros Álvarez-Sanz is benefiting from the financial support of the University of the Basque Country (UPV-EHU), through the Vice-Rectorate of Research’s Personnel Research Training Program (2020). The publication fees of the paper were funded by the organisation of the 14th edition of the International Conference on Energy Efficiency and Sustainability in Architecture and Urbanism (EESAP 14), through a prize awarded to the material of this publication in recognition of the best communication submitted to the congress

Prototipo de colector solar lineal Fresnel: Sistema artesanal para la producción de agua caliente y/o vapor de agua

The development of a prototype linear solar collector Type Fresnel, has a purpose the use of direct solar heat radiation for water heating and/or steam production, as an alternative to supply conventional water heating systems or steam generators, which consume energy from fossil fuels. For the development of the system, used the solar radiation of the UTS, located in Bucaramanga, Colombia, is identify the mathematical models to perform the sizing, then materials based on technical specifications and availability in Colombia, in order to perform the assembly and field tests, measuring the ambient and in the collector temperature to determine the efficiency of the model. It should be noted that, the model presented does not have a control system for flow, temperature, pressure and level, it has no solar tracking of any kind; Its movement was done manually with each reflex. Finally, the model does not have a hydraulic system forced, and has a preheater at the entry of the concentration point.El desarrollo de un prototipo de colector solar lineal Tipo Fresnel tiene como finalidad el aprovechamiento de la radiación solar directa en calor para el calentamiento de agua y/o la producción de vapor, como alternativa para suplir los sistemas de calentamiento de agua o generadores de vapor convencionales, que consumen energía proveniente de combustibles fósiles. Para el desarrollo del sistema, se utiliza la radiación solar de las UTS, ubicada en Bucaramanga, Colombia, se identifican los modelos matemáticos para realizar el dimensionamiento, posteriormente se seleccionan materiales basados en especificaciones técnicas y disponibilidad en Colombia, con el fin de realizar el montaje y realizar pruebas en campo, midiendo la temperatura ambiente y en el colector para determinar la eficiencia del modelo.   Cabe resaltar, que el modelo presentado no cuenta con sistema de control de flujo, temperatura, presión y nivel, no tiene seguimiento solar de ningún tipo; el movimiento del mismo se realizó manualmente con cada reflecto. Por último, el modelo no cuenta con sistema hidráulico de tiro forzado, y tiene un precalentador a la entrada del punto de concentración

Modelado termodinámico de sistemas eutécticos sólido-líquido para el estudio de nuevos materiales de cambio de fase

Los sistemas de almacenamiento térmico latente se basan en el empleo de los llamados materiales de cambio de fase (PCMs). Éstos últimos almacenan energía mediante el cambio de fase sólido-líquido y son capaces de ofrecer densidades energéticas entre 5 y 14 veces más elevadas que los materiales para almacenamiento de calor sensible. Estas características hacen de los PCMs materiales muy interesantes respecto a los habitualmente empleados para almacenamiento térmico. Una de las soluciones que se ha venido investigando ampliamente para encontrar mejores PCMs es el desarrollo de mezclas eutécticas de materiales. Mediante el uso de mezclas eutécticos es posible la obtención de nuevos PCMs con temperaturas de fusión ajustables a la aplicación deseada. Sin embargo, la mayoría de los estudios realizados hasta la fecha se han basado en trabajos experimentales de prueba y error. Dicha metodología resulta difícil y costosa, sobre todo si no se posee conocimiento previo en la materia, o experiencia con materiales similares a los que se pretenden estudiar. Es conveniente y adecuado disponer de valores que sirvan como estimación inicial. En base a ello, el presente trabajo se basa en el modelado termodinámico de sistemas eutécticos binarios, con el fin de evaluar y comprender mejor aquellos aspectos prácticos de interés para el desarrollo de nuevos PCMs. Se realizó un estudio paramétrico básico para comprender el efecto que las propiedades de los compuestos originales de la mezcla tienen en el comportamiento de la misma. Las variables a estudio fueron la entalpía de cambio de fase, el peso molecular y la temperatura de cambio de fase de los compuestos puros. En relación a la influencia de la entalpía de fusión, se observó que a mayor entalpía de cambio de fase, menor es la pendiente de la línea de liquidus obtenida. El mismo efecto se apreció en base al peso molecular: cuanto mayor es la masa del compuesto, menor pendiente alcanza la línea de liquidus. Por último, el efecto de la temperatura de cambio de fase fue el siguiente: a menor temperatura de cambio de fase, mas baja es la temperatura eutéctica resultante. Sin embargo, la influencia de la temperatura de fusión en la pendiente de la línea de liquidus es notablemente menor. De los resultados se deduce que, si se parte de un compuesto de elevada entalpía de cambio de fase, a menos que tenga un peso molecular bajo, su línea de liquidus tenderá a ser muy plana. Ello hace que, si pretendemos unirlo con un material de entalpía también alta (para que el compuesto resultante no pierda densidad energética), entonces no conseguiremos una depresión apreciable en la temperatura de fusión del compuesto eutéctico. Lo más conveniente, en todo caso, sería juntarlo con un compuesto con el peso molecular más bajo posible. El método empleado se puede usar como punto de partida en potenciales investigaciones experimentales, con el consiguiente ahorro de esfuerzo y tiempo en el trabajo a realizar.El presente trabajo forma parte del proyecto MicroTES ENE2012-38633, del Ministerio de Economía y Competitividad Español, que cuenta con fondos FEDER. El autor Gonzalo Diarce quiere agradecer la financiación recibida a través del programa Predoc de Formación de Personal Investigador del Gobierno Vasco (convocatoria 2012). Se agradece también el apoyo del Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación del Gobierno Vasco. La línea de investigación aquí presentada se coordina además a nivel internacional desde la Task 42/ 29 de la IEA

Prácticas de ordenador, adaptadas a la evaluación continua de grandes grupos, para problemas de transferencia de calor mediante el software EES

Tanto en la ETSI de Bilbao como en el resto de Escuelas Universitarias Técnicas de la UPV/EHU se imparte la transferencia de calor dentro de asignaturas con diversos nombres. En todas ellas se ha decidido seguir una guía docente similar en la cual la docencia magistral y de prácticas de aula se apoya mediante prácticas de ordenador y prácticas de laboratorio. Muchos de estos grupos tienen más de 75 alumnos y para poder aplicarles una evaluación continua se ha optado por la realización de siete prácticas de ordenador de 1,5 h cada una utilizando el software Engineering Equation Solver® (EES) además de tres prácticas de laboratorio. La primera práctica de ordenador se utiliza para aprender a utilizar el software. Durante las siguientes seis prácticas se realizan diversos ejercicios relacionados con la teoría explicada durante las clases magistrales. Estas seis prácticas están divididas en dos partes, durante la primera hora el alumno realiza ejercicios guiados por el profesor y con ayuda de apuntes. Durante la última media hora de la práctica el alumno es examinado y evaluado. El método de evaluación es todo o nada, se distribuyen una serie de ejercicios parecidos a los realizados durante esa práctica y el alumno deberá llegar al resultado solicitado, en caso de llegar al número exacto obtiene un 5% de la nota final y en caso de no llegar no obtiene nada. Tras la primera práctica introductoria, en las próximas tres prácticas se abordan problemas de conducción mediante diferencias finitas que resultarían inabordables mediante métodos analíticos. Luego se realizan dos prácticas con problemas de convección que requieren de un proceso iterativo para el cálculo de los coeficientes de convección. Finalmente se realiza una práctica de radiación en la que se plantea un sistema de ecuaciones complejo que sería costoso solucionarlo manualmente. En todas estas prácticas se abordan también estudios paramétricos que ayudan a la comprensión de los mecanismos de la transferencia de calor. Se consiguen cuatro objetivos fundamentales. Primero, el alumno es capaz de afrontar problemas de conducción transitorios con condiciones de iniciales y de contorno complejas. Segundo, se facilita al alumno la comprensión de los tres mecanismos de transferencia de calor. Tercero, indirectamente el alumno se familiariza con el uso del EES y con la programación de problemas de ingeniería. Por último, destacar que se han preparado las prácticas para su fácil corrección, esto permite al profesor realizar una evaluación continua sin tener que revisar decenas de ejercicios

IEA SHC Task 42/ECES Annex 29 – A Simple Tool for the Economic Evaluation of Thermal Energy Storages

Proceedings of the 4th International Conference on Solar Heating and Cooling for Buildings and Industry (SHC 2015)Within the framework of IEA SHC Task 42 / ECES Annex 29, a simple tool for the economic evaluation of thermal energy storages has been developed and tested on various existing storages. On that account, the storage capacity costs (costs per installed storage capacity) of thermal energy storages have been evaluated via a Top-down and a Bottom-up approach. The Top-down approach follows the assumption that the costs of energy supplied by the storage should not exceed the costs of energy from the market. The maximum acceptable storage capacity costs depend on the interest rate assigned to the capital costs, the intended payback period of the user class (e.g. industry or building), the reference energy costs, and the annual number of storage cycles. The Bottom-up approach focuses on the realised storage capacity costs of existing storages. The economic evaluation via Top-down and Bottom-up approach is a valuable tool to make a rough estimate of the economic viability of an energy storage for a specific application. An important finding is that the annual number of storage cycles has the largest influence on the cost effectiveness. At present and with respect to the investigated storages, seasonal heat storage is only economical via large sensible hot water storages. Contrary, if the annual number of storage cycles is sufficiently high, all thermal energy storage technologies can become competitive.This study is part of IEA SHC Task 42 / ECES Annex 29 „Compact Thermal Energy Storage - Material Development and System Integration“ (http://task42.iea-shc.org). The work of ZAE Bayern is part of the project PC-Cools_V and supported by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy under the project code 03ESP138A. University of Zaragoza thanks the Spanish Government for the funding of their work under the projects ENE2008-06687-C02-02, ENE2011-28269-C03-01 and ENE2014-57262-R. University of Lleida would like to thank the Catalan Government for the quality accreditation given to their research group (2014 SGR 123). The research leading to these results has received funding from the European Union's Seventh Framework Program (FP7/2007-2013) under grant agreement n° PIRSES-GA-2013-610692 (INNOSTORAGE) and European Union’s Horizon 2020 research and innovationprogramme under grant agreement No 657466 (INPATH-TES). Laia Miró would like to thank the Spanish Government for her research fellowship (BES-2012-051861). The University of the Basque Country acknowledges the financial support of the Spanish’s Ministry of Economy and Competitiveness through the MicroTES (ENE2012- 38633) research project. The responsibility for the content of this publication is with the author

Procedimiento general para el diseño de sistemas de almacenamiento térmico latente de placas en base a simulaciones detalladas de CFD

Los sistemas de almacenamiento térmico latente (abreviados LHTES, de sus siglas en inglés), se basan en el empleo de los llamados materiales de cambio de fase (PCMs). Unos de los criterios determinantes a la hora de dimensionar este tipo de sistemas LHTES es el tiempo de carga y descarga, que viene definido a su vez por la transferencia de calor del agua al PCM. El rendimiento final del sistema depende de la optimización de diferentes factores interrelacionados entre sí y que presentan un comportamiento complejo, por lo que el diseñador juega una un papel importante en el proceso. Es necesario por tanto el desarrollo de modelos sencillos que permitan la simulación y el dimensionamiento de los sistemas de un modo rápido y preciso. El objetivo principal del presente trabajo es establecer un modo rápido y sistemático de dimensionamiento, basado en simulaciones detalladas del sistema. Para ello se ha desarrollado un modelo de 2D empleando la dinámica de fluidos computacional (CFD). Dicho modelo se ha validado utilizando datos experimentales de un prototipo a escala de laboratorio. Una vez contrastada su fiabilidad, se realizaron simulaciones para estudiar el tiempo de descarga del sistema por unidad de espesor, en relación al espesor de placas. Se observó que para los espesores y la geometría analizados ambas variables se relacionan proporcionalmente mediante una ecuación lineal. La pendiente de dicha recta pasa por x=0, y tiene un valor de 2200 s/m2. Este parámetro multiplicado por la difusividad promedio del PCM da lugar al número adimensional de Fourier, (Fo), igual a 6.3·10-5 y constante para todas las geometrías analizadas. Este Fo constante dependiente de la geometría, de los materiales y de las condiciones operativas, puede emplearse en tareas de diseño tal como se especifica a continuación: 1) El primer paso es definir el tiempo de descarga necesario del sistema. Dicho tiempo viene dado por la aplicación en la que se pretende sea implementado, y/o los perfiles de demanda del sistema. Con el Fo obtenido se calcula el espesor de placas máximo a emplear. 2) Con el caudal másico de agua, también definido por la aplicación empleada, se calculan el numero de placas en paralelo a utilizar.3) Finalmente, se ha de definir la capacidad de almacenamiento deseada. Dicha capacidad de almacenamiento será empleada para calcular en número de placas a disponer en serie. Además, considerando la simplificación de una temperatura promedio de placa, , se puede calcular rápidamente el número de unidades de transferencia (NTU) o el coeficiente de transferencia de calor promedio ( ) entre el fluido caloportador y el PCM. Estos valores puede ser empleados para simulaciones rápidas pero precisas del sistema.El presente trabajo forma parte del proyecto MicroTES ENE2012-38633, del Ministerio de Economía y Competitividad Español, que cuenta con fondos FEDER. El autor Gonzalo Diarce quiere agradecer la financiación recibida a través del programa Predoc de Formación de Personal Investigador del Gobierno Vasco (convocatoria 2012). Se agradece también el apoyo del Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación del Gobierno Vasco. La línea de investigación aquí presentada se coordina además a nivel internacional desde la Task 42/ 29 de la IEA

Prototype of lineal solar collector Fresnel

The development of a prototype linear solar collector Type Fresnel, has a purpose the use of direct solar heat radiation for water heating and/or steam production, as an alternative to supply conventional water heating systems or steam generators, which consume energy from fossil fuels. For the development of the system, used the solar radiation of the UTS, located in Bucaramanga, Colombia, is identify the mathematical models to perform the sizing, then materials based on technical specifications and availability in Colombia, in order to perform the assembly and field tests, measuring the ambient and in the collector temperature to determine the efficiency of the model. It should be noted that, the model presented does not have a control system for flow, temperature, pressure and level, it has no solar tracking of any kind; Its movement was done manually with each reflex. Finally, the model does not have a hydraulic system forced, and has a preheater at the entry of the concentration point.El desarrollo de un prototipo de colector solar lineal Tipo Fresnel tiene como finalidad el aprovechamiento de la radiación solar directa en calor para el calentamiento de agua y/o la producción de vapor, como alternativa para suplir los sistemas de calentamiento de agua o generadores de vapor convencionales, que consumen energía proveniente de combustibles fósiles. Para el desarrollo del sistema, se utiliza la radiación solar de las UTS, ubicada en Bucaramanga, Colombia, se identifican los modelos matemáticos para realizar el dimensionamiento, posteriormente se seleccionan materiales basados en especificaciones técnicas y disponibilidad en Colombia, con el fin de realizar el montaje y realizar pruebas en campo, midiendo la temperatura ambiente y en el colector para determinar la eficiencia del modelo.   Cabe resaltar, que el modelo presentado no cuenta con sistema de control de flujo, temperatura, presión y nivel, no tiene seguimiento solar de ningún tipo; el movimiento del mismo se realizó manualmente con cada reflecto. Por último, el modelo no cuenta con sistema hidráulico de tiro forzado, y tiene un precalentador a la entrada del punto de concentración