Diseño de un sistema para la gestión activa de la demanda en un entorno doméstico mediante el uso de la plataforma Arduino

Abstract

[ES] En este trabajo de fin de grado se desarrollará un prototipo de gestión de la demanda en el que se pretende hacer confluir el mundo de la energía con el de la informática, aprovechando la aparición en los últimos años de microcontroladores a un precio muy competitivo. Para ello, se utiliza en este proyecto un microcontrolador de código abierto llamado Arduino, con el que se creará un sistema capaz de monitorizar los consumos del entorno en el que se encuentra instalado, y actuar sobre las cargas para modificar la demanda cuando se requiera. A través de la monitorización de la instalación y el almacenamiento de datos, se obtiene una herramienta muy potente en sí misma, que permite analizar el comportamiento de la instalación, detectar puntos de mejora, establecer medidas de mejora energética, y realizar una verificación del funcionamiento de las medidas, obteniendo así un sistema de auditoría continua. Además, con la capacidad de interaccionar con la instalación junto con la posibilidad de programar diferentes funcionalidades en el microcontrolador, se abre la puerta a la integración de algoritmos de gestión de la demanda. Ante la posibilidad de utilizar la algoritmia en la gestión de una instalación, puede llegarse desde a crear un sistema capaz de conectar y desconectar las cargas según un criterio determinado para conseguir un ahorro económico, hasta conseguir adaptar el consumo de energía en una microrred para adaptarlo a la producción energética, y permitir así la inclusión de fuentes de producción energética renovable, cuya naturaleza aleatoria implica la necesidad de un sistema flexible capaz de adaptarse a los cambios en la generación. En lo que respecta al factor económico, el coste de fabricación de cada unidad para cada usuario es aproximadamente 30€, siendo una opción muy económica para el cliente final.

[CA] En aquest treball de fi de grau es desenvoluparà un prototip de gestió de la demanda, en el qual es pretén fer confluir el món de l'energia amb el de la informàtica, aprofitant l'aparició en els últims anys de microcontroladors a un preu molt competitiu. Per a açò, s'utilitza en aquest projecte un microcontrolador de codi obert anomenat Arduino, amb el qual es crearà un sistema capaç de monitoritzar els consums de l'entorn en el qual es troba instal·lat, i actuar sobre les càrregues per a modificar la demanda quan es requerisca. A través de la monitorització de la instal·lació i l'emmagatzematge de dades, s'obté una eina molt potent en sí mateixa, que permet analitzar el comportament de la instal·lació, detectar punts de millora, establir mesures de millora energètica, i realitzar una verificació del funcionament de les mesures, obtenint així un sistema d'auditoria contínua. A més, amb la capacitat d'interaccionar amb la instal·lació juntament amb la possibilitat de programar diferents funcionalitats en el microcontrolador, s'obri la porta a la integració d'algoritmes de gestió de la demanda. Davant la possibilitat d'utilitzar l'algorítmia en la gestió d'una instal·lació, pot arribar-se des de crear un sistema capaç de connectar i desconnectar les càrregues segons un criteri determinat per a aconseguir un estalvi econòmic, fins a aconseguir adaptar el consum d'energia en una microxarxa per a adaptar-ho a la producció energètica, i permetre així la inclusió de fonts de producció energètica renovable, la naturalesa aleatòria de la qual implica la necessitat d'un sistema flexible capaç d'adaptar-se als canvis en la generació. Pel que fa al factor econòmic, el cost de fabricació de cada unitat per a cada usuari és aproximadament 30€, sent una opció molt econòmica per al client final

[EN] In this Final Degree Project is shown the development of a demand response prototype whose objective is to converge both energy and IT technologies, making use of the recent appearance of microcontrollers with a fairly competitive price. To achieve this goal, the project makes use of an open-source microcontroller called Arduino, which will be used to create a system able to monitor the energy consumption in the environment where it is installed, and be able to control the electric loads connected to it. Only with the use of monitoring and historical consumption data you get a powerful tool able to analyze the behavior of the energetic environment, information which can be used to locate chances of improvement, creating solutions for correcting malfunctions, and the capability of checking if the implemented measure is working as expected. Added to that, the prototype is able to interact with the loads in the environment where is installed, which both metering and controlling offer the possibility of implementing demand response algorithms. By the use of demand response algorithms, it is possible to create a system whose functions range from controlling electric loads following predefined criteria to obtain an economical benefit, to the possibility of adapting energy consumption to the energetic production in a micro isolated network, allowing the use of renewable sources of energy, whose unpredictable nature needs from a flexible network able to adapt to the changes in energy production. The cost for unit manufacturing is about 30€, so it becomes such a cheap and interesting option for the final user.