El grupo de investigación del profesor Fernández Camacho

Dentro del campo de las energías renovables, el grupo del profesor Eduardo Fernández Camacho va a abordar el proyecto de excelencia 'Control Predictivo Híbrido de Sistemas de Refrigeración Solar’ financiado con 59.250 eurosporla Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa. El objetivo de este estudio es el desarrollo de técnicas de control predictivo para optimizar el funcionamiento de procesos de energía renovables, instalaciones solares (térmicas de media temperatura y de producción de frío por absorción, y fotovoltaicas) y pilas de combustible.

Es decir, se pretende aumentar el rendimiento y la fiabilidad de operación de estos sistemas mediante la utilización de técnicas de control predictivo. Así se abaratarán los costes de producción, que es el factor limitativo más importante para la utilización de energías renovables. “Otro punto fundamental es utilizar la experiencia y los desarrollos de técnicas de control predictivo en estos procesos concretos, para aplicarlas a otros diferentes”, comenta el profesor Fernández Camacho.

Las técnicas de control predictivo han tenido una gran aceptación en la comunidad científica y en la industria, fundamentalmente en la petroquímica y se han extendido posteriormente a diversos campos (metalurgia, química, automoción, etc.) con notable éxito. En cambio, a pesar de sus ventajas, sus aplicaciones en el contexto de sistemas de energías renovables son escasas.

Al estar los procesos de energías renovables en desarrollo, en la mayor parte de los casos, todavía se utilizan controladores clásicos, que no tienen en cuenta de forma explícita la optimización de una función objetivo, la existencia de restricciones y la existencia de incertidumbres o errores de modelado. Al aplicar técnicas de control predictivo, podemos optimizar funciones de costo, que maximicen la cantidad de energía recibida, que minimicen las pérdidas, y que puedan aumentar la eficiencia de los sistemas.

Predecir errores

El control predictivo utiliza un modelo del sistema para poder predecir los efectos de las actuaciones que se van a llevar a cabo y, de esta forma, calcular la mejor secuencia de control posible. Esto se consigue optimizando un índice de funcionamiento, que mide los costes de operación asociados a cada secuencia de control.

Una ventaja muy importante del control predictivo es su carácter anticipativo, que permite corregir errores antes de que se produzcan. Hay ocasiones en las que alguna de las variables del proceso se sale de los límites deseados. Entonces es necesario parar el proceso para reducir los riesgos de averías. Estas paradas suponen un costo de operación alto o, en el caso de los procesos de energía renovables, una disminución de la eficiencia. El control predictivo permite, por ejemplo, adelantarse a posibles violaciones de las restricciones de manera anticipada, empezando a corregir antes de que éstas se produzcan y evitando la consiguiente parada.

Energía solar y pilas de combustible

El nuevo proyecto del profesor Eduardo Fernández Camacho se centra en energía solar de baja temperatura y pilas de combustible. En cuanto a la energía solar, el equipo tomará como referencia una planta solar de producción de frío. Su objetivo es producir aire frío para climatizar unos laboratorios del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Sevilla. “El gran problema de estos sistemas es el costo de la instalación. Se pretende aumentar su rendimiento con la utilización de control predictivo”, comenta Fernández Camacho.

Las pilas de combustible constituyen, por su parte, una tecnología emergente en generación de energía eléctrica y térmica, tanto para aplicaciones estacionarias como para vehículos. Una pila de combustible es un reactor electroquímico donde oxígeno e hidrógeno se combinan para producir electricidad, generando adicionalmente cierta cantidad de calor. El subproducto de la reacción es agua, por lo que, unido a su alta eficiencia, la pila de combustible constituye una fuente de generación energética de indudables ventajas. “Se trata de un campo muy abierto, donde se esperan importantes aportaciones en el campo de nuevos materiales y de nuevas formas de operación”, comenta el responsable del proyecto.

Más información:

Eduardo Fernández Camacho
Ingeniería de Sistemas y Automática
Escuela Superior de Ingenieros
Universidad de Sevilla
Email: eduardo@esi.us.es // eduardo@cartuja.us.es
Telf.: 954 48 73 47