Universidad de Zaragoza
Custodiado por la Biblioteca de la Universidad de Zaragoza
Premis-plugin for CDSInvenio, developed by Miguel Martín
Miguel Martín González
oai:zaguan.unizar.es:9901
2019-02-19
spa
Ramos Saravia, José César
Lozano Serrano, Miguel Ángel
Optimización del diseño y operación de sistemas de cogeneración para el sector residencial comercial
https://zaguan.unizar.es/record/9901/files/TESIS-2012-136.pdf
La presente tesis desarrolla una metodología para optimizar el diseño y operación de sistemas de cogeneración para edificios del sector residencial-comercial. El problema de optimización del diseño y operación de los sistemas de cogeneración se aborda en cuatro fases: análisis, síntesis, diseño y operación. La fase de análisis permite determinar, bajo hipótesis simplificadoras, la conveniencia de la cogeneración, el tipo de motor a emplear y su tamaño. El planteamiento del problema de optimización se funda con una propuesta de superestructura energética (con motores de gas, intercambiadores de calor, calderas, enfriadoras mecánicas y de absorción, torres de refrigeración, etc.) construida con criterios de integración energética. La superestructura fija el contexto tecnológico (tipos de tecnologías a instalar) del modelo termo-económico de optimización, cuya solución determinará la estructura de equipos y la estrategia de operación de mínimo coste total anual de explotación. La metodología se compone de procedimientos sistemáticos basados en el empleo de técnicas de Programación Lineal Entera (PLE), utilizando variables binarias para imponer restricciones de diseño de tipo estructural (para determinar el tipo de tecnología y la configuración de los equipos) y operacional (para fijar la estrategia de operación más conveniente de los equipos que constituyen el sistema energético). El modelo matemático de los módulos de cogeneración, que contienen los motores de gas y los intercambiadores de calor, contempla el empleo de redes de intercambio de máxima de recuperación térmica. Para conseguirlo se ha elaborado un procedimiento novedoso de diseño de sistemas de máxima recuperación de calor, utilizando criterios de integración térmica. El problema de optimización se formula como un programa de Programación No Lineal Entera (PNLE), donde la función objetivo a minimizar es el coste total anual del ciclo de vida útil del sistema de cogeneración, que involucra al coste fijo anual incluyendo la amortización y mantenimiento de los equipos, y al coste variable asociado a la facturación energética anual. Mediante el manejo apropiado de las restricciones no lineales del programa original se consigue transformar este en un conjunto de programas resolubles con los algoritmos propios de la PLE, con lo que se logra la solución en un tiempo razonable y se garantiza que es un óptimo global. La metodología desarrollada se aplica a la optimización del diseño y operación de un sistema de cogeneración para un distrito urbano de 5000 viviendas ubicado en Zaragoza (España). Finalmente, se aplica la metodología para evaluar la sensibilidad de la solución óptima (estructura del sistema y la operación de los equipos) a las siguientes restricciones de diseño: condiciones financieras, precio del combustible, compra de electricidad, uso de tarifas con discriminación horaria y percepción del complemento económico por mejora de la eficiencia.
2014-11-20
9901
20190219123655.0
TESIS-2012-136
spa
621:697
Ramos Saravia, José César
Optimización del diseño y operación de sistemas de cogeneración para el sector residencial comercial
Zaragoza
Universidad de Zaragoza, Prensas de la Universidad
2012
218
Tesis de la Universidad de Zaragoza
2012-62
2254-7606
Presentado: 09 10 2012
Tesis-Univ. Zaragoza, Ingeniería Mecánica, 2012
Zaragoza, Universidad de Zaragoza
2012
by-nc-nd
Creative Commons
3.0
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
La presente tesis desarrolla una metodología para optimizar el diseño y operación de sistemas de cogeneración para edificios del sector residencial-comercial. El problema de optimización del diseño y operación de los sistemas de cogeneración se aborda en cuatro fases: análisis, síntesis, diseño y operación. La fase de análisis permite determinar, bajo hipótesis simplificadoras, la conveniencia de la cogeneración, el tipo de motor a emplear y su tamaño. El planteamiento del problema de optimización se funda con una propuesta de superestructura energética (con motores de gas, intercambiadores de calor, calderas, enfriadoras mecánicas y de absorción, torres de refrigeración, etc.) construida con criterios de integración energética. La superestructura fija el contexto tecnológico (tipos de tecnologías a instalar) del modelo termo-económico de optimización, cuya solución determinará la estructura de equipos y la estrategia de operación de mínimo coste total anual de explotación. La metodología se compone de procedimientos sistemáticos basados en el empleo de técnicas de Programación Lineal Entera (PLE), utilizando variables binarias para imponer restricciones de diseño de tipo estructural (para determinar el tipo de tecnología y la configuración de los equipos) y operacional (para fijar la estrategia de operación más conveniente de los equipos que constituyen el sistema energético). El modelo matemático de los módulos de cogeneración, que contienen los motores de gas y los intercambiadores de calor, contempla el empleo de redes de intercambio de máxima de recuperación térmica. Para conseguirlo se ha elaborado un procedimiento novedoso de diseño de sistemas de máxima recuperación de calor, utilizando criterios de integración térmica. El problema de optimización se formula como un programa de Programación No Lineal Entera (PNLE), donde la función objetivo a minimizar es el coste total anual del ciclo de vida útil del sistema de cogeneración, que involucra al coste fijo anual incluyendo la amortización y mantenimiento de los equipos, y al coste variable asociado a la facturación energética anual. Mediante el manejo apropiado de las restricciones no lineales del programa original se consigue transformar este en un conjunto de programas resolubles con los algoritmos propios de la PLE, con lo que se logra la solución en un tiempo razonable y se garantiza que es un óptimo global. La metodología desarrollada se aplica a la optimización del diseño y operación de un sistema de cogeneración para un distrito urbano de 5000 viviendas ubicado en Zaragoza (España). Finalmente, se aplica la metodología para evaluar la sensibilidad de la solución óptima (estructura del sistema y la operación de los equipos) a las siguientes restricciones de diseño: condiciones financieras, precio del combustible, compra de electricidad, uso de tarifas con discriminación horaria y percepción del complemento económico por mejora de la eficiencia.
generación de energía
cogeneración
integración energética
Lozano Serrano, Miguel Ángel
dir.
Universidad de Zaragoza
Ingeniería Mecánica
zaguan@unizar.es
4199280
https://zaguan.unizar.es/record/9901/files/TESIS-2012-136.pdf
Texto completo (spa)
oai:zaguan.unizar.es:9901
driver
tesis
Ingeniería mecánica
Ingeniería Mecánica
TESIS
URI
https://zaguan.unizar.es/record/9901
SUPPORTED
0
MD5
https://zaguan.unizar.es/record/9901/files/TESIS-2012-136.md5
0
image/x.djvu
6
http://djvu.sourceforge.net/abstract.html
DJVU/6
Profile information
Lizardtech Document Express Enterprise
5.1
0
URI
https://zaguan.unizar.es/record/9901/files/TESIS-2012-136.pdf
disk
Minimum
View
Print
Visualization of DJVU requires specific software, like DjVu Browser Plugin
URI
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0
URI
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0
license
URI
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0
You are free to adapt, copy, transmite or distribute the work under the following conditions:
(1) You must attribute the work in the manner specified by the author or licensor (but not in any way that suggests that they endorse you or your use of the work).
(2) You may not use this work for commercial purposes
(3) For any reuse or distribution, you must make clear to others the license terms of this work
(4) Any of the above conditions can be waived if you get permission from the copyright holder
(5) Nothing in this license impairs or restricts the author's moral rights
This object is licensed under Creative Common Attribution-NonCommercial 3.0 (further details: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/).
Universidad de Zaragoza
Automatizacion de Bibliotecas
Edif. Matematicas, Pedro Cerbuna 12, 50009 Zaragoza
auto.buz@unizar.es