Estudio de sistemas renovables avanzados para el desarrollo energético sostenible

Abstract

[ES] La energía juega un papel fundamental en el desarrollo sostenible de las comunidades. Así, proporcionar recursos energéticos fiables, económicamente aceptables, medioambientalmente respetuosos y socialmente beneficiosos, resulta esencial para el desarrollo sostenible de las mismas. A pesar de la universalidad de dicha definición, el uso de la energía está muy vinculada al nivel de desarrollo de los países. De este modo, la problemática energética de los países desarrollados contrasta enormemente con la de los países en desarrollo. En esta tesis doctoral se ha identificado la principal problemática energética de ambas realidades: grave impacto medioambiental de los modelos de generación del transporte tradicionales en los países desarrollados y pobreza energética en los países en desarrollo. A partir del compendio de artículos científicos de esta tesis doctoral se ha caracterizado el uso de sistemas renovables avanzados que permite solucionar dicha problemática de forma sostenible. En concreto, el principal problema energético en países desarrollados ha sido tratado mediante la planificación energética y el diseño óptimo de sistemas híbridos de energías renovables (HRES por sus siglas en inglés) en electrolineras, necesarios para la introducción de vehículos eléctricos como alternativa de movilidad sostenible. Por otro lado, el estudio de metodologías de diseño óptimas de HRES off grid y de las estufas para cocinar mejoradas mediante gasificación de biomasa se ha focalizado en la inaccesibilidad eléctrica y a sistemas de cocina limpia que sufren las comunidades en desarrollo. Así, esta tesis aporta una serie de metodologías para optimizar y adecuar los sistemas renovables presentados para el desarrollo energético sostenible de las comunidades. Además, no sólo demuestra la idoneidad de estos sistemas para dicho fin, sino también su versatilidad de aplicación en función del nivel de crecimiento de las comunidades.

[CA] L'energia juga un paper fonamental en el desenvolupament sostenible de les comunitats. Així, proporcionar recursos energètics fiables, econòmicament acceptables, mediambientalment respectuosos i socialment beneficiosos, resulta essencial per al desenvolupament sostenibles de les mateixes. A pesar de la universalitat d'aquesta definició, l'ús de la energia està vinculada al nivell de desenvolupament dels països. D'aquesta manera, la problemàtica energètica dels països desenvolupats contrasta enormement amb la dels països en desenvolupament. A aquesta tesis doctoral s'ha identificat la principal problemàtica energètica d'ambdues realitats: greu impacte mediambiental dels models de generació del transport tradicional en els països desenvolupats i pobresa energètica en els països en desenvolupament. A partir del compendi d'articles científics d'aquesta tesis doctoral s'ha caracteritzat l'ús de sistemes renovables avançats que permet solucionar aquesta problemàtica de manera sostenible. En concret, el principal problema energètic en països desenvolupats s'ha tractat mitjançant la planificació energètica i el disseny òptim de sistemes híbrids d'energies renovables (HRES, per les seues segles en anglès) en electrolineres, necessaris per la introducció de vehicles elèctrics com alternativa de mobilitat sostenible. D'altra banda, l'estudi de metodologies de disseny òptimes de HRES off grid i d'estufes per a cuinar millorades mitjançant gasificació de biomassa s'ha focalitzat en la inaccessibilitat elèctrica i a sistemes de cuina neta que pateixen les comunitats en desenvolupament. Així, aquesta tesis aporta una sèrie de metodologies per optimitzar i adequar el sistemes renovables presentats per al desenvolupament energètic sostenible de les comunitats. A més, no tan sols demostra la idoneïtat d'aquests sistemes per a aqueix fi, sinó també la seua versatilitat d'aplicació en funció del nivell de creixement de les comunitats.

[EN] Energy plays a significant role for the sustainable development of communities. Hence, supplying reliable energy resources, which result economically acceptable, environmentally friendly and socially beneficial, arises as essential for their sustainable development. Despite the universality of such definition, the energy use is highly linked to the development degree of the countries. Thus, energy problems of developed countries sharply contrast with those of developing countries. This doctoral thesis identifies the main energy issues of both realities: severe environmental impact of energy generation models for traditional transport in developed countries and energy poverty in developing countries. The compendium of scientific papers of this doctoral dissertation characterizes the use of advanced renewable energy systems to solve such problems in a sustainable way. Namely, the main energy issue in developed countries has been addressed by means of energy planning and the optimal design of Hybrid Renewable Energy Systems (HRES) in electric vehicle charging stations, which ensure the introduction of electric vehicles as a sustainable mobility alternative. Moreover, the study of methodologies for the optimal design of off grid HRES and improved cooking stoves based on biomass gasification have approached the inaccessibility to electricity and to clean cooking systems that developing communities suffer. Therefore, this thesis provides a number of methodologies to optimize and adapt the presented renewable energy systems for the sustainable energy development of communities. Furthermore, it demonstrates not only the suitability of these systems for such aim, but also their versatility of application regarding the growing degree of the communities.