Instituto Universitario de Investigación de Ingeniería Energética

Líneas I+D+i

• Área de equipos e instalaciones eléctricas. Automatización industrial de máquinas e instalaciones eléctricas.
  Esta área está dedicada al desarrollo e implementación de sistemas de automatización industrial, mediante software que sea libremente accesible y fácil de utilizar por usuarios no expertos en técnicas de control. A este respecto, se han desarrollado sistemas basados en programación orientada a objetos que se han aplicado con éxito a la automatización de operaciones industriales diversas, como procesos de inyección de plástico. .
• Área de equipos e instalaciones eléctricas. Diagnóstico de averías en máquinas eléctricas mediante técnicas avanzadas de procesamiento de señal.
  La línea tiene como principal objetivo el desarrollo de técnicas robustas que permitan el diagnóstico fiable de un amplio rango de averías electromecánicas en máquinas eléctricas. En esta línea se propone un nuevo enfoque basado en el análisis de la corriente demandada por la máquina durante los procesos transitorios por los que opera (en lugar de analizar la corriente en régimen permanente), como método alternativo de diagnóstico, ya que ofrece, en ciertos casos, notables ventajas frente al análisis estacionario. En concreto, se propone el estudio de la corriente demandada por la máquina durante el arranque, fácilmente monitorizable mediante métodos no invasivos. La profusa labor de investigación desarrollada ha dado como resultado un amplio abanico de técnicas, aplicables no solamente al análisis de corrientes transitorias, sino también estacionarias, basadas en distintas herramientas TFD: técnicas basadas en transformadas wavelet (transformada Wavelet Discreta (DWT), transformada Wavelet Continua (CWT), transformada Wavelet Analítica (AWT), etc...), técnica basada en la Transformada de Hilbert (HT), técnica basada en la transformada de Hilbert-Huang (HHT), técnica basada en la frecuencia instantánea (IF) del armónico lateral inferior (LSH), técnica basada en las Distribuciones de Wigner-Ville (WVD) y Choi-Williams (CWD), técnica de Teager-Kaiser, transformada polinomial, transformada fraccional de Fourier... Además, estas técnicas pueden aplicarse a otros ámbitos tecnológicos..
• Área de equipos e instalaciones eléctricas. Eficiencia energética en sistemas eléctricos.
  Se ha desarrollado una teoría propietaria de la potencia eléctrica original, en la que se han establecido nuevas magnitudes más acordes con el funcionamiento energético de los sistemas eléctricos. Alguna de esas magnitudes fueron ratificadas explícitamente, y otras implícitamente por la IEEE Std. 1459-2000, y posteriores. En concreto, el grupo ha sido pionero en formular la potencia de desequilibrio de las cargas en forma compleja (fasor potencia de desequilibrio) y de descomponer la potencia reactiva fundamental en dos componentes: debida a las cargas y debida a los desequilibrios. El empleo de estas magnitudes y los coeficientes que de ellas se derivan ha permitido evaluar mejor la eficiencia de los sistemas eléctricos y proponer dispositivos más adecuados de mejora de la eficiencia. En la primera línea, se han desarrollado y licenciado instrumentos de medida y patrones de estas nuevas magnitudes, así como el software de evaluación. En la segunda línea, se han desarrollado y patentado dispositivos activos y pasivos para compensar los desequilibrios en las redes eléctricas. Actualmente, se trabaja en el desarrollo de dispositivos de calibración de las nuevas magnitudes y nuevos dispositivos de compensación de ineficiencias..
• Área de equipos e instalaciones eléctricas. Métodos numéricos para el diseño y análisis de máquinas y dispositivos eléctricos.
  Esta línea de investigación se centra en la aplicación de métodos numéricos modernos al modelado de máquinas y dispositivos eléctricos (si bien los resultados son extrapolables también a otros elementos y dispositivos) para facilitar el diseño y estudio de los mismos. En este sentido, la investigación en técnicas que permitan reducir el coste de computación requerido para el modelado (herramientas de reducción de modelos) es uno de los objetivos perseguidos por el grupo en esta línea..
• Área de renovables y sistemas avanzados. Biomasa.
  El IIE ha desarrollado una metodología para optimizar el aprovechamiento energético de la biomasa. Esta metodología permite determinar el tamaño, ubicación, tecnologías a utilizar y aplicaciones óptimas para un proyecto concreto de utilización energética de biomasa. Dicha metodología se apoya en todas las capacidades técnicas e instalaciones experimentales que el IIE posee en la línea de biomasa, que pueden resumirse en: 1. Evaluación de recursos de biomasa y optimización logística para su recogida y transporte, basada en la utilización de Sistemas de Información Geográfica (SIG) para análisis de cuantificación, localización, estacionalidad, costes de transporte y potenciales consumidores en el área de estudio. 2. Laboratorio de caracterización de biocombustibles, para el análisis de poder calorífico superior (PCS), análisis inmediato, análisis termográvimetrico macromuestra, distribución granulométrica y densidad aparente. 3. Plantas piloto de gasificación: se investiga la generación de energía mediante gasificación de biomasa, principalmente biomasa de origen leñoso aunque se podrían probar otras fuentes. 4. Caldera de combustión de biomasa: en la que investigar técnicas de optimización de quemado de biomasa en función de las características de ésta. Además se analiza la calidad de la combustión mediante un analizador de gases de combustión, midiendo la concentración volumétrica de CO, CO2, O2, NOx y SOx yse calculan las pérdidas en el proceso de combustión y su eficiencia. 5. Preparación de la biomasa tanto para su uso en una caldera como en un gasificador. 6. Simulación de aplicaciones energéticas convencionales y avanzadas en el ámbito de la bionergía mediante códigos comerciales: ANSYS, MATLAB-SIMULINK, ASPEN HYSYS y CHEMCAD. Se han realizado simulaciones de plantas de gasificación acopladas a motores de combustión interna y pilas de combustible, sistemas híbridos eólico " biomasa y biorefinerías.
• Área de renovables y sistemas avanzados. Eólica.
  Como complemento a los estudios que se realizan en el Área Eléctrica sobre el impacto de los parques eólicos en la red, se realizan estudios de simulación experimental basados en un sistema motor-generador para la generación de Hidrógeno como buffer y estabilizador de energía eólica. Dicho sistema se utiliza además para la verificación experimental de técnicas avanzadas de mantenimiento predictivo de los aerogeneradores. Dentro de los estudios de hibridación y almacenamiento, se han realizado simulaciones de sistemas formados por un parque eólico apoyado por un gasificador de biomasa y electrolizador con almacenamiento en forma de gas de síntesis e hidrógeno, analizando su fiabilidad y su viabilidad tecnológica y económica..
• Área de renovables y sistemas avanzados. Generación de hidrógeno.
  El IIE está abordando las nuevas tecnologías básicas para un sistema energético basado en el Hidrógeno. Basándose en técnicas de "Análisis de Ciclo de Vida", se está realizando la comparación cuantitativa entre diferentes métodos de producción de hidrógeno, compatibilizando la preocupación por el medio ambiente y los beneficios económicos. Los métodos de producción de hidrógeno considerados van desde los convencionales, basados en el reformado de metano, hasta sistemas avanzados que, apoyándose en energías renovables (fundamentalmente energía eólica o híbridos), utilizan procesos de electrólisis de baja temperatura. Una segunda opción considerada es la utilización de energía nuclear, empleando reactores de grafito-gas, con ciclos de turbina de gas, como se ha detallado dentro de las actividades del Área Nuclear. En esta última aproximación se ha ligado la producción de hidrógeno con el tratamiento de residuos nucleares de alta actividad mediante transmutadores mantenidos por acelerador trabajando a temperaturas lo suficientemente elevadas como para permitir procesos termoquímicos de generación..
• Área de renovables y sistemas avanzados. Planificación energética.
  Esta línea de investigación está enfocada al modelado energético y evaluación de escenarios energéticos, realizando un análisis cualitativo y cuantitativo de su sostenibilidad. Se está utilizando la técnica de escenarios para proyectar los efectos de diferentes hipótesis de partida en la demanda y la distribución de la energía primaria y final. Estas simulaciones permiten estimar el impacto de diferentes sistemas energéticos en una localidad, país o región, e identificar la tecnología y estrategia más conveniente para satisfacer la demanda de una manera sostenible y responsable con el medio. Actualmente el IIE ha desarrollado la herramienta SIMUSEN para la definición de escenarios y su posterior análisis..
• Área de renovables y sistemas avanzados. Recursos energéticos distribuidos.
  La UE se ha comprometido a aumentar el porcentaje de fuentes de energía renovables en su esquema energético y a reducir de forma sustancial su intensidad energética. Estos objetivos exigen el desarrollo de tecnologías innovadoras para la producción, el almacenamiento, la integración y el uso de la energía, con especial énfasis en sistemas energéticos distribuidos (DER). Para posibilitar el desarrollo de una actividad significativa en el desarrollo e integración de sistemas DER y en la gestión de mercados de energía, IIE cuenta con el Laboratorio (LabDER). .
• Área de renovables y sistemas avanzados. Solar.
  LabDER cuenta con una planta solar fotovoltaica de 2,1 kWp constituida por paneles de silicio cristalino (mono y policristalino). Los paneles están ubicados en el techo del laboratorio. El inversor de red empleado para conectar la instalación a la red eléctrica (o un generador eléctrico) es monofásico, aunque la microrred es trifásica y en un futuro se prevé que la red solar sea trifásica. La generación se monitoriza a través del sistema de gestión de energía, posibilitando el estudio de sistemas híbridos que incluyan fotovoltaica. El laboratorio está también preparado para el ensayo de paneles de distintas tecnologías que permitan evaluar el impacto que el uso de las mismas puede tener sobre el sistema híbrido..
• Área de sistemas y mercados eléctricos. Gestión de la demanda. Análisis y evaluación de posibilidades de actuación de los recursos de demanda en los mercados eléctricos.
  Los trabajos en éste ámbito se han enfocado a identificar las crecientes posibilidades de participación por parte de la demanda eléctrica en el mercado. Considerando las posibilidades de reducciones de demanda, así como modificaciones en la curva de carga de los consumidores, se ha explorado el potencial de compraventa de energía en los diferentes mercados eléctricos así como la participación a través de programas operados por agregadores u otros intermediarios. Se han realizado dos tipos de estudios: Por un lado, se ha analizado el comportamiento histórico de precios en los mercados de desvíos, de balance, diario, intradiario y de servicios complementario para poder estimar la posible participación de las reducciones de carga. Como resultado se ha obtenido un amplio catálogo de productos que pueden ser utilizados por la demanda eléctrica en los mercados, así como una evaluación de las posibilidades de algunos de estos productos en el caso del mercado español. Por otro lado, se ha estudiado el comportamiento interactivo de agentes de mercado frente a diferentes mecanismos de participación activa de la demanda de energía eléctrica, en un laboratorio de experimentación controlada bajo un ambiente dinámico simulado de condiciones económico-tecnológicas que se conjuguen en el corto y en el mediano plazo y de características similares a las del mercado de producción de energía español. El objetivo de estos trabajos es evaluar la efectividad de las señales de inversión en recursos de respuesta de la demanda..
• Área de sistemas y mercados eléctricos. Gestión de la demanda. Análisis y evaluacón del potencial de recursos distribuidos en los consumidores.
  El objetivo fundamental de esta línea de investigación es analizar las posibilidades reales de recursos energéticos distribuidos en el consumidor individual. Los trabajos se centran en la caracterización energética de los consumidores según sus procesos y la flexibilidad de estos, así como su evaluación económica. Los trabajos incluyen la evaluación de las características, tanto energéticas como de actividad económica, desde el punto de vista de la posibilidad de implantación de recursos distribuidos y la creación de ofertas de demanda. Como parte de esta evaluación se han desarrollado modelos que simulan el comportamiento energético de los procesos existentes en los consumidores. Estos estudios han supuesto el desarrollo de una metodología para establecer categorías de consumidores según su potencial para instalar recursos energéticos distribuidos o modificaciones de la carga..
• Área de sistemas y mercados eléctricos. Gestión de la demanda. Evaluación técnico-económica de la participación de la demanda en la operación de las redes eléctricas.
  Las actividades en este área están orientados a la integración de consumidores Industriales, Comerciales y Residenciales en la prestación de servicios complementarios (control de frecuencia y tensión, reserva, etc.) de forma competitiva con los generadores que, tradicionalmente, son los únicos agentes que han prestado este servicio. .
• Área de sistemas y mercados eléctricos. Gestión de la demanda. Gestión de riesgos en mercados de energía eléctrica.
  El estudio de la gestión de riesgos en mercados de energía eléctrica representa un campo novedoso y de gran actualidad. Los participantes en el mercado deben disponer de mecanismos para protegerse de la volatilidad de los precios. Algunas herramientas de cobertura de riesgos, muy utilizadas en otros mercados, como es el caso de los mercados financieros, son los productos derivados (opciones, futuros, etc.). Los trabajos realizados investigan modelos de precios y de análisis y valoración de derivados de energía eléctrica para gestionar el riesgo de los agentes cuando participan en el mercado de energía..
• Área de sistemas y mercados eléctricos. Gestión de la demanda. Impacto de la integración masiva de vehículos eléctricos en las redes de transporte y distribución de energía eléctrica.
  Los trabajos realizados en esta actividad se han desarrollado en el marco de Proyectos Europeos y con otras instituciones públicas y del sector privado y tienen como objetivo el desarrollar temas de Investigación e Innovación de cara a facilitar la integración masiva de vehículos eléctricos de acuerdo con los planes desarrollados por la Comisión Europea que prevé que la utilización de este tipo de vehículos esté totalmente implantada para el 2050. Específicamente, los temas tratados dentro del grupo se refieren al diseño y refuerzo necesario en las redes, prevenir un funcionamiento estable..
• Área de sistemas y mercados eléctricos. Gestión de la demanda. Impacto en el sistema eléctrico de los generadores eólicos.
  Las actividades de esta área tienen como objetivo fundamental la evaluación del impacto de generadores eólicos tanto en sistemas interconectados como en sistemas aislados. En este ámbito se han desarrollado dos diferentes aspectos: por un lado se ha analizado el impacto en las formas de onda de tensión y corriente en las redes de distribución mediante flujo de cargas armónico..
• Área de sistemas y mercados eléctricos. Gestión de la demanda. La seguridad de abastecimiento de electricidad en mercados liberalizados.
  Esta investigación tiene como objetivo identificar señales económicas viables que logren incentivar inversiones eficientes en la capacidad de generación, a fin de asegurar el abastecimiento de electricidad en el largo plazo en mercados liberalizados. Los estudios realizados se encaminan al desarrollo de una herramienta informática de experimentación, basada en simulación dinámica, para la creación de escenarios deseables y viables de la seguridad de abastecimiento de electricidad en el largo plazo, y así poder establecer de manera anticipada, y a bajo coste, la efectividad de las señales que hagan viables tales escenarios..
• Área de sistemas y mercados eléctricos. Gestión de la demanda. Segmentación de la demanda energética.
  Los trabajos se han enfocado a producir una segmentación de los consumidores de energía de toda Europa desde el punto desde un punto de vista energético, pero sin olvidar las actividades que desarrollan los consumidores. Se han analizado las metodologías tradicionalmente utilizadas tanto por compañías del sector como por instituciones estadísticas. Estas segmentaciones estaban basadas exclusivamente en actividades económicas por lo que no son adecuadas para objetivos de integración y potenciación de los recursos energéticos. En este sentido las actividades de esta área han pretendido atomizar las segmentaciones tradicionales para conseguir reflejar las diferentes necesidades energéticas de cada segmento. Como resultado de estos trabajos se ha obtenido una segmentación novedosa que tiene en cuenta tanto las actividades como los usos finales que el consumidor da a la energía..
• Área nuclear. Análisis de licencia y consecuencias radiológicas.
  Se dispone de la capacidad de prestar soporte en licenciamiento de recargas de combustible en temas relacionados con análisis de LOCAs, ATWS, etc. Se dispone también de capacidad y programas de cálculo para efectuar el análisis de consecuencias radiológicas en accidentes de diseño base y accidentes severos tanto para LOCAs como para SGTR, se utiliza la guía NUREG-1465 y la normativa EUR..
• Área nuclear. Análisis de reactores de seguridad pasiva.
  Se dispone de experiencia y capacidad para el análisis de los nuevos reactores nucleares. Entre los trabajos realizados en estos años destacan los realizados para los siguientes reactores: 1. Reactores refrigerados por Plomo-Bismuto. Dentro de esta línea se ha estudiado la termohidráulica del Plomo-Bismuto. 2. Reactores refrigerados por Sodio. Se está estudiando las capacidades de los RELAP5-Na y Astec-Na para la simulación de accidentes severos de este tipo de reactores. .
• Área nuclear. Cáculo y medida de la criticidad.
  Dentro de esta línea de investigación se determina la constante de multiplicación de sistemas nucleares utilizando códigos de Montecarlo. Se utilizan los códigos MCNP y el sistema SCALE para la determinación de la constante de multiplicación en sistemas nucleares como piscinas de almacenamiento de combustible nuevo y gastado, conjuntos subcríticos guiados por acelerador, etc..
• Área nuclear. Dinámica de fluidos computacional.
  En esta línea se efectúan simulaciones del comportamiento de fluidos monofásicos y multifásicos en el interior de estructuras complejas utilizando para ello, fundamentalmente, el código comercial CFX..
• Área nuclear. Estabilidad en reactores nucleares.
  En esta línea de investigación se abordan estudios de la estabilidad del reactor de tres formas diferentes. Una forma es utilizando programas informáticos que simulan el comportamiento del núcleo del reactor, como son el LAPUR y PAPU (ambos licenciados por el Consejo de Seguridad Nuclear de España). Estos programas han sido desarrollados, parcial o totalmente, por los miembros de este grupo de investigación, y están siendo utilizados por la industria nuclear (IBERDROLA). Con estas herramientas se puede simular el comportamiento del reactor tanto en situaciones reales como ficticias. Una segunda aproximación es mediante el cálculo de la razón de amortiguamiento -DR- a partir de señales neutrónicas de planta utilizando métodos autorregresivos. Con esta técnica se puede conocer la situación real de la planta (a posteriori). Finalmente, la tercera vía es la utilización del código DWOS (desarrollado por el propio grupo) que permite el análisis no lineal del comportamiento del reactor nuclear.
• Área nuclear. Termohidráulica de reactores nucleares.
  En esta línea de investigación se realizan simulaciones termohidráulicas de accidentes y transitorios operacionales en centrales nucleares convencionales y en los nuevos diseños de centrales, utilizando las versiones más actuales de los códigos RELAP5, TRACE y TRAC-BF1. Las principales investigaciones realizadas en esta línea han sido: 1. Estudio de la capacidad de los códigos para reproducir experimentos complejos. 2. Estudio de la promediación de magnitudes termohidráulicas en núcleos mixtos. 3. Análisis de escala en instalaciones termohidráulicas. 4. Modelo Animado Interactivo. 5. Modelado y análisis de transitorios de la CN Trillo. 6. Termohidráulica de accidentes severos..
• Área nuclear. Termohidráulica experimental.
  En esta línea podemos destacar diferentes instalaciones que se han realizado. Todas ellas, en función del experimento que se pretendía estudiar, se han instrumentalizado con sensores de presión y temperatura, sondas de conductividad, caudalímetros, etc.; y se han empleado sistemas de adquisición de imágenes (cámaras de alta velocidad, anemometría LASER, fuentes de luz estroboscópica) adecuados para capturar con gran detalle la fenomenología. Entre las instalaciones cabe destacar: 1. Instalación para el estudio de descargas de seguridad en una piscina. En esta instalación se estudia el comportamiento del jet producido por la descarga de aire a través de inyectores de diferentes diámetros y con diferentes caudales de aire. 2. Instalación para el estudio del arrastre de aire por un jet vertical de agua que descarga en una piscina. Con esta instalación se está caracterizando la cantidad de aire que es arrastrado por el jet y su comportamiento dentro de la piscina. 3. Instalación para el estudio del flujo a contracorriente. .
• Área térmica. Análisis y optimización de sistemas energéticos complejos.
  Esta linea incluye la realización de estudios de análisis y optimización de sistemas energéticos complejos usando modelos dinámicos avanzados creados con softwares como TRNSYS y MATLAB. Estos modelos dan respuesta a las cada vez más frecuentes consultas por parte de la industria para el desarrollo de soluciones energéticas más eficientes en multitud de aplicaciones: vehículos, edificios, centrales de generación, hospitales, hoteles,....
• Área térmica. Desarrollo y optimización de equipos de refrigeración y bombas de calor.
  Desarrollo de componentes y equipos. Esta línea de trabajo tiene como objetivo primordial la aplicación conjunta de técnicas experimentales y de modelado al desarrollo y optimización de componentes y equipos de refrigeración y bombas de calor. Esta línea incluye estudios de carácter básico y aplicado en compresores de refrigeración, evaporadores y condensadores, y válvulas de expansión. Así mismo incluye el desarrollo de equipos completos de refrigeración o aire acondicionado. Esta línea de trabajo está fuertemente vinculada y apoyada por la Industria tanto nacional como internacional. Refrigerantes naturales. Los refrigerantes naturales pueden ser una alternativa excelente para la sustitución de los refrigerantes fluorados al poseer un potencial de contribución al fenómeno de calentamiento global mucho menor que el de los nuevos refrigerantes sintéticos HFC..
• Área térmica. Eficiencia energética en edificios.
  Esta línea agrupa los estudios de cargas térmicas y el conjunto de demandas energéticas de los edificios y el estudio del consumo energético de los mismos, así como la optimización de su diseño y operación..
• Área térmica. Investigación básica en transmisión de calor y dispositivos de intercambio de calor.
  Esta línea enmarca aquellos trabajos que tienen como objetivo la generación de conocimiento en el campo de la transmisión de calor sin una aplicación industrial directa. También incluye el estudio de la problemática térmica y de transmisión de calor ligadas a la combustión en aplicaciones industriales, células de combustible, cogeneración, biomasa, etc..
• Área térmica. Modelado y desarrollo de software para equipos de refrigeración y aire acondicionado.
  Esta línea persigue el desarrollo de modelos matemáticos de componentes de los equipos de refrigeración: compresor, evaporador, condensador, dispositivo de expansión, etc., y el desarrollo de software para asistir el diseño de los mismos y para la simulación de equipos en instalaciones de frío y aire acondicionado..
• Área térmica. Sistemas alternativos de refrigeración.
  Uso de sistemas de adsorción con el objetivo de emplear calor residual para la producción de frio. En los últimos años se ha extendido el campo de actuación al estudio del efecto magnetocalórico y su aplicación para la climatización de vehículos eléctricos. .
• Área térmica. Sistemas geotérmicos de baja entalpía para climatización de edificios.
  Esta línea de trabajo se dirige tanto al modelado y análisis de este tipo de instalaciones, como al diseño optimizado de las mismas, y cuenta con un amplio componente experimental. El Instituto cuenta con una instalación Demo completa de intercambiadores verticales. En la actualidad constituye un banco de pruebas excelente para el estudio de estrategias de optimización, tanto del diseño de la misma como de su operación. .
• Área térmica. Termografía.
  Caracterización de la termografía infrarroja como técnica de ensayos no destructivos para el diagnóstico de fallos en materiales compuestos de fibra de carbono. Aplicación de la termografía infrarroja a la edificación como una potente herramienta de análisis, en combinación con el equipo de análisis de hermeticidad al aire más conocido como Blower Door. La aplicación simultánea de ambas herramientas es fundamental en la consecución de edificios de bajo consumo y alta eficiencia, como muestra su aplicación en varias viviendas Passivhaus desarrolladas en España. También se está investigando en la aplicación de la termografía activa a la caracterización de elementos constructivos, de forma que finalmente se consiga establecer un ensayo estandarizado por el que se pueda estimar la composición interior de los cerramientos..