Un sistema de control eficiente para gestionar la demanda de energía en los edificios

Investigadores del grupo Automática, Mecatrónica y Robótica de la Universidad de Almería (UAL), en colaboración con la Universidad Federal de Santa Catarina (Brasil), han desarrollado un sistema de control informático que permite gestionar de forma eficiente la distribución de energía en los edificios. Éste es el caso, por ejemplo, de aquellos inmuebles que incorporan procedimientos automáticos que controlan de forma remota y desde un ordenador central la energía que necesitan instalaciones como computadores, aire acondicionado, calefacción o ventilación. De este modo, el modelo desarrollado por los especialistas es capaz de reconocer y distribuir, de manera equilibrada y eficiente, las demandas energéticas procedentes de cada una de estas instalaciones, denominadas ‘agentes’, que requieren del consumo diario de energía para funcionar.

Según los expertos, el principal inconveniente que presentan los actuales métodos de distribución de energía en los edificios es que su gestión se centraliza desde un único ordenador, lo cual hace que la gestión de energía sea dependiente del mismo y muy costosa de tratar computacionalmente. “No existe comunicación entre los agentes que integran los inmuebles, es decir, cada uno solicita una cierta cantidad de energía sin tener en cuenta las necesidades del resto. Esta falta de ‘entendimiento’ tiene como resultado un desequilibrio en el reparto”, explica a la Fundación Descubre uno de los investigadores participantes en el proyecto, José Luis Guzmán, investigador de la Universidad de Almería.

En el estudio ‘Efficient building energy management using distributed model predictive control’, publicado en la revista Journal of Process Control, los expertos han desarrollado un sistema de control integrado por una serie de dispositivos capaces de intercambiar información entre ellos y tomar decisiones de forma autónoma. “Estas propiedades permiten que cada agente pueda coordinar de forma individual sus peticiones de energía -ya sean ordenadores, un calefactor o el aire acondicionado- sin necesidad de depender de una unidad central”, explica el profesor Guzmán.

De esta forma, el dispositivo desarrollado por los investigadores facilita que cada uno de los agentes disponga de la información necesaria no sólo sobre la cantidad de energía que necesita para sí mismo, sino también la de sus ‘vecinos’ más cercanos. “El resultado es un balance energético adecuado, ya que el total de la energía se distribuye de la forma más equitativa y eficiente posible”, matiza.

Para llegar a estas conclusiones, los expertos estudiaron el funcionamiento de un sistema de ventilación, calefacción y aire acondicionado (HVAC), basado en energía solar, instalado en el edificio principal del Centro de Investigación en Energía Solar (CIESOL) de la Universidad de Almería. “En primer lugar, estudiamos su funcionamiento normal, es decir, sin emplear el sistema de control propuesto. Posteriormente, contrastamos cómo mejoró el balance energético cuando utilizamos el nuevo modelo”, sostiene.

Por último, el nuevo modelo fue instalado y probado con éxito en el edificio CIESOL de la universidad almeriense, donde los investigadores volvieron a analizar su viabilidad a la hora de distribuir, esta vez, las demandas de energía procedentes de diversos agentes simuladores instalados en los ordenadores del centro. “Esta última prueba nos sirvió para comprobar en una situación real cómo el sistema fue capaz de satisfacer y gestionar de manera eficiente las necesidades energéticas procedentes de cada uno de los agentes”, añade Guzmán.

Energías renovables

Una de las principales aplicaciones que surgen a partir del estudio es la posibilidad de orientar aquellos planes o estrategias destinadas a la gestión eficiente de la energía, especialmente cuando proviene de recursos renovables. “Este sistema de control puede ser instalado para mejorar el uso de energía no sólo en inmuebles públicos como hospitales o ayuntamientos, también en cualquier edificio convencional que emplea para su funcionamiento fuentes naturales como el sol, el agua o el viento”, manifiesta.

El diseño de este sistema ha permitido a los expertos abrir nuevas líneas de trabajo principalmente relacionadas con su aplicación industrial. “Trabajamos para incluir ciertas mejoras en la implementación del nuevo modelo, ya que esta versión necesita aún algunas mejoras de diseño y operatividad”, apostilla.

Estos resultados son fruto del proyecto Estrategias de control no lineal con compensación del retardo en plantas de generación de energía solar, financiado por el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte y dirigido por el profesor de la Universidad de Almería Manuel Berenguel Soria. Asimismo, estos hallazgos también proceden del proyecto Técnicas de Control predictivo para la gestión eficiente de micro-redes con energías renovables (POWER), financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad y coordinado por el profesor de la Universidad de Almería Francisco Rodríguez.

Referencia

H.F. Scherer, M. Pasamontes, J.L. Guzmán, J.D. Álvarez, E. Camponogara, J.E. Normey-Ricoa. ‘Efficient building energy management using distributed model predictive control’. Journal of Process Control. Volume 24, Issue 6, June 2014, Pages 740–749

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