Financing detail

Authors: MARIA SERRA PRAT.

Title: Estimación, diagnosis y control para la mejora de la eficiencia y la vida útil de las pilas de combustible de tipo PEM.

Description: En el ámbito del control automático, la finalidad de este subproyecto es la mejora de las prestaciones de los sistemas de generación de energía basados en pilas de combustible de tipo PEM. El subproyecto se sustenta en los resultados de numerosos proyectos anterioresdel grupo en la temática y su planteamiento parte del convencimiento de que es posible obtener sistemas más competitivos a base demejores sistemas de control. Para ello se requiere un conocimiento profundo de los fenómenos de degradación y pérdida de eficiencia de las pilas PEM y disponer de herramientas que permitan conocer el estado interno de estos sistemas.El principal objetivo del subproyecto es el desarrollo de controladores que operen con máxima eficiencia y mínima degradación lossistemas de generación basados en pilas de combustible tipo PEM. Adicionalmente se quieren mostrar las capacidades de estos sistemas controlados en aplicaciones estacionarias con demanda de potencia eléctrica y calor. En concreto, las tareas del subproyecto incluyen el desarrollo del sistema de control de una unidad de calor y potencia basada en una pila PEM de alta temperatura fabricada e integrada a una edificación prototipo por los otros grupos del proyecto coordinado.Para la consecución de los objetivos se trabajará a dos niveles: a nivel de la pila de combustible y a nivel del sistema de generacióncompleto, que incluye los elementos necesarios para la gestión y el aprovechamiento energético (baterías y/o supercondensadores, convertidores de potencia e intercambiadores de calor). Para la mejora de los controladores de la pila se desarrollarán modelos que incorporen nuevos fenómenos de degradación y pérdida de eficiencia, sistemas de estimación de parámetros y observadores. Dado que el detalle requerido implica modelos en EDP discretizados de orden elevado, se utilizarán técnicas de reducción de orden que permitan tratarlos analíticamente para el diseño de controladores. En base a estos modelos se diseñarán, implementarán y validarán controladoresrobustos multivariables que traten de manera unificada la gestión de reactantes, agua y calor. Estos controladores deberán incorporarfunciones objetivo que ponderen de manera flexible los objetivos de óptima eficiencia y máxima vida útil, que no son siempre compatibles.Por otro lado, se determinarán las estrategias de gestión de potencia eléctrica y calor adecuadas y se diseñarán, implementarán yvalidarán controladores de alto nivel que trabajen con información de todos los subsistemas, incluida la pila de combustible.Aprovechando las prestaciones computacionales, en paralelo con el algoritmo de control se ejecutaran mecanismos de diagnosis yestimación de parámetros que permitirán adaptar los objetivos del control al estado de cada uno de los elementos. Para las estrategias degestión energética se considerarán aplicaciones estacionarias residenciales e industriales con demanda de potencia eléctrica y calorbasadas en pilas PEM de alta temperatura. Los procedimientos de encendido y apagado, con importantes efectos sobre la degradaciónde este tipo de pilas, serán incluidos en los controladores.El equipo investigador es un equipo multidisciplinar que cuenta con una larga experiencia teórica y práctica en control de sistemas de energía y pilas de combustible. Todas las actividades del subproyecto conllevan una verificación experimental que se realizará en el Laboratorio de Pilas de Combustible del IRII.

Project code: DPI2015-69286-C3-2-R.

From date: 42430

To date: 43525

Financing amount: 142000

Coinage: Euros

Financing type: Proyectos de I+D.

Disciplinary field: 2 - INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS / 2.2 - Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Electrónica e Ingeniería de la Información / 2.2.3 - Sistemas de Automatización y Control.

Scope: Energia.

Specialty: Energía.

Principal's name: MARIA SERRA PRAT.

Co-director name: RAMON COSTA CASTELLO.

Year: 2017.