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Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC)
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Dirección:

Jardins de les Dones de Negre 1, Planta +2 08930 Sant Adrià de Besòs (Barcelona)
Fecha: 21/03/2018

Contacto:

Marta Fonrodona
933 562 615
ktt@irec.cat
Jardins de les Dones de Negre 1, Planta +2 08930 Sant Adrià de Besòs (Barcelona)

Presentación

Ubicación: Jardins de les Dones de Negre 1, Planta -1 08930 Sant Adrià de Besòs (Barcelona)
Año de creación: 2009
Potencia gestionada: 200 kW[1]
Descripción:IREC Energy SmartLab dispone de unas infraestructuras y equipos de testeo y emulación únicas; puesto que ofrece una microred con una gran flexibilidad, modularidad y configurabilidad, para adaptarse a cualquier necesidad. El laboratorio puede verse en el siguiente video: https://vimeo.com/111393514
Admite visitas: Si
Función Microred: Si [2]
Función en isla: Si

TIPO DE SERVICIOS:
  • Laboratorio
  • Plataforma de Ensayos y Laboratorio de prueba
  • Laboratorio y Centro de Investigación
La Unidad ECOS (Energy Efficiency in Systems, Buildings and Communities) se centra en la integración de sistemas energéticos eficientes, especialmente enfocados a las energías renovables distribuidas, redes inteligentes y comunidades energéticas locales, con una marcada orientación al desarrollo tecnológico y de mercado en las siguientes líneas: edificios y distritos de energía positiva, microredes, redes inteligentes, integración de renovables, movilidad eléctrica y almacenamiento de energía.

ECOS dispone del laboratorio Energy SmartLab y el laboratorio SEILAB (Semivirtual Energy Integration Lab), se pueden ver las capacidades específicas en la ficha correspondiente, resumida en el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=VgWzPUcAVAk.Energy SmartLab y SEILAB están conectados para testear políticas y estrategias de gestión a nivel de distrito.

La Unidad tiene experiencia en desarrollo tecnológico y validación experimental, y dispone de equipamientos y laboratorios para realizar demostradores y proyectos piloto a escala real con la industria a través de proyectos de transferencia de tecnología y colaboración tecnológica.

Energy Smart Lab

  • Arquitecturas de control y comunicaciones permiten probar y validar la integración y gestión de sistemas en redes y micro-redes, sistemas de gestión de energía (EMS), nuevos agentes de mercado o agregadores y emular ciberataques.
  • El emulador de red permite el testeo de fallos, dinámicas de red, operación en isla y realizar power-hardware-in-the-loop.
  • El conjunto de armarios emuladores permiten reproducir el comportamiento eléctrico de generadores, sistemas de almacenamiento y consumidores.
  • Diseño, simulación y validación experimental de sistemas de electrónica de potencia.

•         Diseño, desarrollo e implementación de dispositivos para monitorear y controlar las micro-redes y redes de distribución.

•         Prototipado rápido y validación de equipos eléctricos.

•         Estudios de ciberseguridad y emulación de ciberataques en sistemas energéticos

SEILAB

·       Testeo y caracterización de sistemas de producción de energía térmica.

·       Desarrollo e integración de sistemas de suministro de energía para edificios: solar térmica, fotovoltaica, micro-cogeneración, almacenamiento de energía, bombas de calor y otros equipos HVAC.

·       Análisis del comportamiento del equipo en determinadas fases transitorias.

·       Enfoque de testeo semi-virtual: operación de equipos reales en función de modelos virtuales dinámicos.

Los laboratorios SEILAB y Energy SmartLab están conectados, lo que permite probar las políticas de agregación y las estrategias de gestión para los distritos.

  • Integración a red de sistemas de energía renovable (eólica, solar fotovoltaica, almacenamiento)
  • Integración y control de redes inteligentes y microredes (modelización, simulación, emulación y validación en laboratorio)
  • Integración a red del vehículo eléctrico (baterías, cargador, recarga inteligente, V2G…)
  • Transmisión de potencia y red de distribución
  • Diseño y control en electrónica de potencia
  • IoT para energía
  • Digitalización de la red
  • Ciberseguridad y resiliencia
  • De NZEB a edificios flexibles (carga e interacción de red, simulación y optimización de edificios flexibles, gestión de energía, modelado urbano)
  • Integración de renovables y sistemas térmicos altamente eficientes en edificación
  • Eficiencia energética y energías renovables en centros de datos


[1] Se entiende por potencia gestionada aquella que es capaz de gestionar el control de la infraestructura. En laboratorios sin equipos físicos (simuladores, sistemas) este campo no aplica.
[2] Existe función microrred si se tienen en la misma ubicación cargas, generadores y, opcionalmente, almacenamiento, con una gestión integrada del conjunto.
 
 

EQUIPOS

Equipos de consumo

Tipo de carga

Nivel Tensión

Potencia

Tipo conexión

Emuladores programados como cargas. Hasta cinco unidades.

400 V

5 kVA

Convertidor B2B con PLL en LSC

Cargas resistivas

400 V

15 kW

Conexión directa

Bancadas eólicas como cargas. Hasta cuatro unidades.

400 V

5 kVA (3)

30 kVA (1)

Convertidor B2B con PLL en LSC


 

 

Equipos de almacenamiento

Tecnología de almacenamiento

Nivel Tensión

Potencia

Energía

Tipo conexión3

Volante de inercia

400 V

5 kVA

30 kJ,   8.3 Wh

Armario convertidor B2B

Baterías de ión Litio

400V

5 kVA

 

6.9 MJ,   1.9 kWh

Armario convertidor B2B

Ultracondensadores

400V

5 kVA

 

160 kJ, 44Wh

Armario convertidor B2B

Batería EV segunda vida

400V

27 kW

23.33 kWh

Convertidor B2B

Emuladores programados como almacenamiento. Hasta cinco unidades.

400 V

5 kVA

 ∞

Convertidor B2B con PLL en LSC

 

 

Equipos de control de potencia

 

Tipo

Nivel Tensión

Potencia

Control de potencia activa y potencia reactiva (en equipos emuladores, cinco unidades)

400 V

5 kVA (5)

Control de potencia activa y potencia reactiva (en equipos generadores, cuatro unidades más uno)

400 V

5 kVA (4)

30 kVA (1)

 

Generadores de señal de red:

 

Tipo

Nivel Tensión

Potencia

Control de calidad de suministro de red de distribución

Hasta 600 V

200 kVA

 

Equipos de control de generación

Tecnología de generación

Nivel Tensión

Potencia

Tipo conexión3

Motor-generador eólico (generador de inducción doblemente alimentado)

400 V

5 kVA

Armario convertidor B2B

Motor-generador eólico (generador síncrono de imanes permanentes)

400 V

5 kVA

Armario convertidor B2B

Motor-generador eólico (generador de inducción de jaula de ardilla)

400 V

5 kVA

Armario convertidor B2B

Emuladores programados como generadores. Hasta cinco unidades.

400 V

5 kVA

Convertidor B2B con PLL en LSC

Motor-generador eólico (generador síncrono de imanes permanentes de 9 fases)

400 V

30 kVA

Armario tres convertidores B2B

 

 

Equipos de control de simulación

Equipos informáticos:

 

Equipo

Capacidad de cálculo o características

11 HP Compaq 8200 Elite MT PC

Intel(R) Core(TM) i5-2500 CPU @ 3.30GHz;

8GB @ 1333 MHz.

High Performance PC

Intel Xenon E5430 @2.67GHz (2 processadors)16 GB

PCs Embebidos

Microprocesador ARM9

18 Raspberry PI 3

 

 

Algoritmos de control / tipos de operación:

 

Tipo

Descripción

Centralizado (Central Controller)

Entorno de ensayo, configuración de los escenarios y resolución de los algoritmos de optimización de la microred. Desarrollado en Visual Studio y lenguaje C.

Distribuido (Local Controller)

Algoritmos de control local de los elementos de la microred y utilidades para la configuración de los escenarios.

Agregador

Algoritmos para la validación de los nuevos agentes de mercado (agregadores).

Cyber-atacker

Sistema preparado para recibir evaluar el impacto en el sistema energético frente a ciberataques.

 

 

 

UNIFILARES



 

OTROS

La micro-red del laboratorio Energy SmartLab es una instalación de 200kVA en baja tensión compuesta por varias unidades configurables que incluye generación, almacenaje y consumo de distinta índole. Se trata de una plataforma a nivel de laboratorio, cuya finalidad es investigar los retos y desarrollar todas las tecnologías y herramientas relacionadas con las redes de distribución, integración de renovables, vehículo eléctrico, gestión y control, y micro-redes. Energy SmartLab y SEILAB están conectados para testear políticas y estrategias de gestión a nivel de distrito. También cuenta con un laboratorio de ciberseguridad compartido con EURECAT.

La micro-red se compone principalmente de un emulador de redes (200 kVA), sistemas de almacenamiento reales [batería de ión-litio (5 kVA), stack de súper-condensadores (5 kVA), volante de inercia (4000 rpm, 5 kVA), batería de Segunda vida de un VE (10kVA)], equipos emuladores (5 x  5kVA) y bancadas de generación motor-generador (3 x 5 kVA, 1 x 30 kVA).

·       Arquitecturas de control y comunicaciones permiten probar y validar la integración y gestión de sistemas en redes y micro-redes, sistemas de gestión de energía (EMS), nuevos agentes de mercado o agregadores y emular ciberataques.

·       El emulador de red permite el testeo de fallos, dinámicas de red, operación en isla y realizar power-hardware-in-the-loop.

·       El conjunto de armarios emuladores permiten reproducir el comportamiento eléctrico de generadores, sistemas de almacenamiento y consumidores.

·       Diseño, simulación y validación experimental de sistemas de electrónica de potencia.

·       Diseño, desarrollo e implementación de dispositivos para monitorear y controlar las micro-redes y redes de distribución.

·       Prototipado rápido y validación de equipos eléctricos.

Estudios de ciberseguridad y emulación de ciberataques en sistemas energéticos

 

CONOCIMIENTO

Personal permanente:

Titulación

Nº profesionales

Años promedio experiencia

Área/s de conocimiento

Ingenieros Júnior

5

2

Todas

Ingenieros Sénior

3

10

Todas

Lic. Matemáticas

2

4

TIC, PES, GP

Doctores

6

10

GD, RES, VE, VIDA, TIC

Doctorandos:

Área de conocimiento7

Nº promedio anual

RES

3

GD

1

EPOT

1

BAT

1

Otros (proyectos fin de carrera, máster, etc):

Área de conocimiento7

Nº promedio anual

RES, GD, VIDA, TIC, EV

4

Transferencia de conocimiento:

Nº patentes:5

•       Patentes:

-        “Reactive Power regulation” (PCT/EP/2010/061233), inventor O. Gomis/IREC, solicitada por Alstom en 2010

-        “Method for avoiding voltage instability in an electrical grid of an offshore wind park” (PCT/EP/2012/382051), inventor O. Gomis/IREC, solicitada por Alstom en 2012

-       “ Multiphase generator-conversion systems” (EP13382511.7) Inventors: Oriol Gomis-Bellmunt, José Luis Domínguez García, Mònica Aragüés Peñalba, solicitada por GE en 2014

-       “Harmonics mitigation in multiphase generator conversion systems” (EP13382510.9) Inventors: Oriol Gomis-Bellmunt, Mikel de Prada-Gil, Francisco Díaz-González, solicitada por GE en 2014

•        “Microgrid Management Algorithm”:Software registrado por IREC en Marzo 2013

Nº publicaciones:

122 publicaciones en revistas indexadas (periodo 2009-actualidad)

125 publicaciones en conferencias (periodo 2009-actualidad)

 



Áreas de conocimiento: Gestión de la demanda (GD), integración de renovables o recursos energéticos distribuidos (RES), protecciones y automati- zación de la red (AUTO), vehículo eléctrico (VE), electrónica de potencia (EPOT), almacenamiento (BAT), sensores (SEN), gestión de vida (VIDA), contadores inteligentes (CI), transformadores (TRAFO), conductores (CABLE), tecnologías de información y comunicación (TIC)
 

PROYECTOS

  • TRI-HP(2019-2023). TRI-HP Trigeneration systems based on heat pumps with natural refrigerants and multiple renewable sources. https://www.tri-hp.eu/project
  • Wedistrict(2019-2023). Smart and local reneWable Energy DISTRICT heating and cooling solutions for sustainable living https://www.wedistrict.eu/
 

Planes de futuro

El IREC Energy SmartLab tiene vocación de ser una plataforma experimental pionera en Europa en el desarrollo de las Smart Grids. Para ello, IREC tiene previsto ampliar sus capacidades en los campos de calidad de suministro eléctrico, renovables y operación en isla.

1.       Se tiene prevista la adquisición e incorporación de nuevos equipos en el laboratorio para mejorar sus capacidades. Estos incluyen, entre otros:

a.       Emulador de líneas

b.      Adquisición de sistemas de Real Time (e.g. RTDS u OPAL-RT)

c.       Integración de sistemas de RES reales en el tejado del edificio

2.       Integración con el laboratorio SEILAB del grupo de eficiencia térmica, que incluye emulación de sistemas térmicos.