Tesis doctoral de Francisco Javier Hurtado Albir
La tesis persigue la evaluación del impacto de la electrónica de potencia en el escenario español tomando como indicador de referencia la reducción de gases de efecto invernadero. De forma global, se determinan unos sectores o áreas tecnológicas con penetración de la electrónica de potencia y con incidencia en la emisión de gases de efecto invernadero para su posterior análisis individualizado. Para cada uno de estos aspectos se procede a la cuantificación sistemática de la reducción de emisiones para una situación espacio-temporal concreta. También se incluye en esta cuantificación los efectos negativos (emisiones generadas) de la fabricación de los equipos de potencia, como modo de valorar la verdadera contribución de la electrónica de potencia a la reducción de emisiones. la aportación de la electrónica de potencia al desarrollo sostenible se estructura en torno a estas áreas tecnológicas: a) generación de energía eléctrica: la electrónica de potencia como herramienta para el acondicionamiento de potencia en las energías renovables y pilas de combustible b) transmisión y distribución de energía eléctrica. Mejora de la calidad del producto eléctrico, a través de los sistemas facts («flexible ac transmission systems») c) consumo de energía eléctrica. Aplicaciones de la electrónica de potencia en el uso racional de la energía en los sectores industrial y terciario, así como el sector residencial: – iluminación: lámparas electrónicas, balastos electrónicos, regulación, otros tipos de iluminación eficiente – aire acondicionado, ventilación y refrigeración / caldeo por ciclo térmico combinados con accionamientos de velocidad variable) – mejora de rendimiento en fuentes de alimentación de implantación masiva: televisión, ordenadores y equipos de telecomunicaciones – fuentes de alimentación con factor de potencia unitario – corrección activa localizada del factor de potencia – filtrado activo localizado – aplicación de la electrónica de potencia a los electrodomésticos d) transporte. Vehículos híbridos y vehículos de emisión cero. e) ciclo de vida de un convertidor de electrónica de potencia. La fabricación de un equipo de potencia y la generación de residuos. Cuantificación de la energía consumida en su manufactura. en cuanto al escenario temporal analizado se toman las siguientes referencias: – el pasado reciente, año 2006, empleando datos correspondientes a ese año, – el presente y futuro inmediato, año 2010, en el que se efectuarán hipótesis un tanto arriesgadas con el fin de evaluar cual podría ser una contribución razonable de la electrónica de potencia si las políticas contra el cambio climático fueran más agresivas, combinado con extrapolaciones en base a los años recientes – el futuro a medio plazo, año 2020, en base a prognosis, compromisos e intenciones con visos de plausibilidad. a partir del estado del arte y de documentación relativa a políticas energéticas y medioambientales (provenientes en muchos casos de organismos nacionales y supranacionales, como pueden ser, por ejemplo la comisión europea y la unfccc, convenio marco de las naciones unidas para el cambio climático) se formula, para cada área tecnológica, una hipótesis de penetración para la electrónica de potencia a lo largo de los años del estudio y se contrasta su plausibilidad. Posteriormente se analiza la contribución en términos de ahorro de energía y de reducción de emisiones como indicadores del impacto sobre el escenario energético y de emisiones español. Se evalúa el impacto para cada una de las áreas definidas, evaluando también la cantidad de equipos de potencia necesarios, y delimitando escenarios, situaciones y supuestos energéticos en cada caso. para cada área analizada se determina un método para distinguir una contribución directamente achacable a la electrónica de potencia, en contraposición a una contribución global posibilitada por ella en su relación sinérgica con el resto de elementos tecnológicos involucrados en la conversión energética en el área en cuestión. En el caso del uso racional de la energía, además, se procede al desarrollo de modelos matemáticos simplificados del ahorro de energía para cada una de las tecnologías estudiadas en torno al uso racional de la energía. Con estos modelos se ha implementado una herramienta de cálculo en excel, ruepower, que permite evaluar el ahorro de energía mediante la implantación de equipos con contenido en electrónica de potencia en una instalación industrial y terciaria. en cuanto al análisis del impacto del ciclo de vida, el doctorando analiza las implicaciones energéticas y medioambientales asociadas para posteriormente centrar el análisis cuantitativo en los aspectos energéticos y evaluar la energía necesaria para, en cada uno de los años del estudio, fabricar los equipos de potencia necesarios para mantener el interfaz de potencia activo (equipos que reponen a los que se retiran y equipos que cubren nuevas necesidades). Para ello, a lo largo del estudio y de forma paralela se ha ido evaluando la magnitud de lo que el doctorando llama «interfaz de potencia», que es la potencia nominal total de los equipos a emplear para cada uno de los años de estudio (2006, 2010, 2020) según las hipótesis de penetración de la electrónica de potencia. En base a está energía empleada en fabricar los equipos, se calcula las emisiones generadas. finalmente, se procede a la integración de los resultados y a la estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero (gases por separado y emisiones equivalentes de co2) y de otros indicadores medioambientales, energéticos y sociales. Para ello se suman las reducciones estimadas en cada una de las áreas y se les resta las generadas por la fabricación. Los resultados son puestos en contexto y discutidos.
Datos académicos de la tesis doctoral «Contribución de la electrónica de potencia al desarrollo sostenible. reducción de emisiones para el escenario español en los años 2006, 2010 y 2020«
- Título de la tesis: Contribución de la electrónica de potencia al desarrollo sostenible. reducción de emisiones para el escenario español en los años 2006, 2010 y 2020
- Autor: Francisco Javier Hurtado Albir
- Universidad: Miguel hernández de elche
- Fecha de lectura de la tesis: 27/07/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- José Antonio Carrasco Hernández
- Tribunal
- Presidente del tribunal: pedro jose Fernandez de cordoba castella
- Emilio Figueres amorós (vocal)
- xavier Jord? i sanuy (vocal)
- Carlos Vila pastor (vocal)