En la ETSI Industriales y en la ETSI Caminos se imparten varias asignaturas en las que se estudia la estructura y el funcionamiento de los mercados eléctricos y los algoritmos de optimización utilizados para las decisiones en los mismos. Esos mercados, en las últimas dos décadas, han experimentado cambios muy drásticos evolucionando desde un enfoque muy regulado y monopolístico, hacia un mercado liberalizado donde existen múltiples agentes que operan en competencia vendiendo y comprando energía eléctrica.

Este proyecto persigue integrar la dinámica de juego en estas asignaturas a fin de permitir comprender mejor las reglas del mercado y entender su funcionamiento, a la vez que se potencia a través del juego la motivación y el interés de los alumnos por los mercados eléctricos.

 El juego que se propone integrar en las asignaturas, explicado de forma muy básica, consiste en que:

• Cada alumno o grupo de alumnos representa una compañía de generación eléctrica que persigue una estrategia de maximización de beneficio y que, por lo tanto, compite con el resto en el mercado de generación de la electricidad.
• Los diferentes jugadores (que son ahora agentes del mercado) toman decisiones de inversión y de venta de energía eléctrica aplicando una estrategia individual y teniendo en cuenta tanto los beneficios a corto plazo, como la amortización de las inversiones realizadas.
• En una plataforma de simulación, se procesan los resultados derivados de las ofertas que realiza cada uno de los jugadores y se obtienen los resultados del mercado y la retribución que significa para cada uno de ellos.
• De acuerdo al beneficio obtenido que resulta de las ventas de energía eléctrica en el mercado tras una serie de rondas, se establecen los resultados del juego.

Los objetivos que se persiguen en este proyecto son:

• Introducir juegos que simulen el funcionamiento de los mercados eléctricos a través de la participación de los jugadores (estudiantes) como diferentes agentes del mercado. Esto se realizará en las asignaturas de mercados eléctricos y sistemas eléctricos que se indican más adelante.
• Favorecer el aprendizaje de los alumnos sobre los efectos de las restricciones y reglas del mercado eléctrico en los resultados del mismo a través de la dinámica del juego.
• Mejorar la motivación y seguimiento por parte de los alumnos en las asignaturas involucradas  aprovechando el carácter lúdico de la gamificación.

La gamificación es una técnica de aprendizaje que traslada la mecánica de los juegos al ámbito educativo con el fin de mejorar la adquisición de conocimientos o de competencias. El aprendizaje basado en juegos, gracias a su carácter lúdico, facilita la interiorización de estos conocimientos de una forma más divertida con lo que genera una experiencia positiva en los estudiantes. Esto consigue motivarles y desarrollar un mayor compromiso así como incentivar el ánimo de superación.

En particular, en las asignaturas de mercados o sistemas eléctricos el juego permite:

• Simular la interacción entre diferentes agentes (jugadores) que participan con estrategias individuales.
• Comprender el comportamiento y la dinámica del mercado entendiendo que los diferentes agentes pueden realizar sus ofertas con motivaciones diferentes que lleven a un distinto resultado colectivo del mercado.
• Analizar el efecto de la modificación de algunas reglas de mercado (por ejemplo, el sistema de fijación de precios) en los resultados del mercado obtenidos (por ejemplo, en los precios resultantes y en las ganancias).

El desarrollo del proyecto se ha estructurado en cuatro fases que se describen a continuación:

Fase 1: Análisis de alternativas de diferentes juegos disponibles

Existen diferentes herramientas de simulación del mercado eléctrico basadas en una mecánica de juego que, en su mayoría, han sido desarrolladas por departamentos o grupos de profesores de prestigiosas universidades con un fin didáctico y lúdico a la vez. El primer paso de este proyecto consiste en analizar los diferentes juegos sobre mercados eléctricos que existen disponibles actualmente. Entre otros, son de destacar los siguientes:

• ITEM-game [1], Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
• The electricity strategy game [2], desarrollado por la Universidad de Berkeley,
• Energy Market Game [3] realizado en la Universidad de Standford
• Simulador del mercado eléctrico [4] 

Los juegos mencionados son de libre distribución y, en todos los casos, simulan el comportamiento del mercado eléctrico con algunas diferencias entre ellos en el grado de detalle que son capaces de reproducir o de las condiciones que pueden tener en cuenta. En particular, en esta fase se deberá:

1) Realizar una exploración de herramientas y analizar su disponibilidad.

2) Identificar cuál (o cuáles) son las que más se adaptan a las asignaturas y objetivos del proyecto.

3) Realizar rondas de juego entre los profesores del proyecto, que permitan conocer de cerca los detalles de cada herramienta, tanto desde el punto de vista del jugador como del administrador.

Todo este proceso servirá para seleccionar las herramientas o aplicaciones que se usen en cada asignatura del proyecto, dando paso a la siguiente fase. No se descarta que la herramienta seleccionada pueda diferir en el caso de las asignaturas de nivel de Máster y la de nivel de Grado.

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[1] ITEM-Game. Investment and Trading in Electricity Markets. http://www.item-game.org/, May 2012.

[2] ESG. The Electricity Strategy Gane. Haas School of Business at University of Berkeley. https://esg.haas.berkeley.edu/home/about, November 2018.

[3] Energy Market Game. Program and Energy and Sustainable Development (PESD) at Stanford University.http://www.energymarketgame.org/, November 2018.

[4] Desebre, J. (2016). Desarrollo de un simulador del Mercado eléctrico español (PFC). Universidad Politécnica de Cataluña.

Fase 2: Estudio y preparación de la integración del juego en las asignaturas:

En esta fase se abordarán las siguientes tareas:

• Análisis de integración del juego con los contenidos de la asignatura: se valorarán las distintas modalidades y opciones del juego que se integren mejor en los contenidos de las asignaturas de forma que el juego facilite la adquisición de las competencias previstas.
• Además, se decidirá la programación temporal del juego de forma que sea acorde con la programación de las asignaturas.
• Se establecerá la forma de evaluación de la participación en el juego y su integración en la evaluación de las asignaturas.
• Además, se decidirá la forma de competición (individual o en equipo o, por ejemplo, si es más adecuado que los alumnos de una asignatura compitan entre ellos o que la competición se realice con jugadores de todas las asignaturas incluyendo las impartidas en la ETSI Caminos)
• Se elaborará el material que servirá para presentar el juego a los alumnos. Además, se elaborará un documento de normas y un guion para familiarizar a los alumnos con el entorno de trabajo de la herramienta de juego seleccionada. 

Fase 3: Implementación del juego:

Durante esta fase, se desarrollará el juego propiamente dicho entre los alumnos.

Las asignaturas de Mercados Eléctricos del Grado en Ingeniería de la Energía y del Máster en Ingeniería Eléctrica, así como la asignatura de  Análisis de sistemas hidroeléctricos (Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y en el Máster Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil), se imparten durante el segundo semestre del curso. Por ello, la implementación del juego se realizará durante 2019, entre marzo y mayo.

Esta fase comprende las siguientes tareas:

• Administración del juego por parte de los profesores y proceso de registro de todos los alumnos en la plataforma seleccionada para que puedan participar.
• Desarrollo y seguimiento del juego: participación de los alumnos, incidencias ocurridas, gestión de dudas, etc.
• Además, a la finalización del juego los alumnos deberán entregar (y/o presentar) un informe de conclusiones explicando la estrategia seguida y los beneficios obtenidos por cada compañía de generación que representan.

Fase 4: Análisis de resultados

Una vez finalizada la fase anterior, se realizará un análisis de los resultados obtenidos, por un lado, en lo referente a la satisfacción de los alumnos y, por otro, en relación con la satisfacción de los profesores y con la consecución de los objetivos de aprendizaje previstos.

Además, se evaluarán los resultados obtenidos del propio juego: cómo ha funcionado el mercado, qué tendencias se han visto, cuáles han sido las motivaciones de los participantes en su estrategia de mercado, conclusiones sobre el efecto de las reglas del mercado en el resultado del mismo.

Por último, a partir de la experiencia realizada, de los resultados de las encuestas  y de las lecciones aprendidas, se establecerá un plan de mejoras para el futuro y se propondrá la guía docente para la implantación definitiva en el 19-20 recogiendo dichas mejoras.

En resumen, en esta fase se generarán los siguientes resultados:

• Encuesta de satisfacción a alumnos
• Encuesta a profesores participantes
• Análisis del funcionamiento del mercado, tendencias, conclusiones sobre el comportamiento…
• Plan de mejoras y guía de implantación 19-20

En el desarrollo del proyecto se utilizarán los siguientes recursos:

• Programas o plataformas que permiten emular los mercados eléctricos a través e juegos donde los participantes representan los diferentes agentes del mercado (ver programas indicados a modo de ejemplo en la descripción de la fase 1 del proyecto)
• Manuales y documentación de dichos programas
• Artículos en revistas educativas en los que se describe la experiencia de implementación de estos juegos en otras universidades del contexto nacional e internacional

Además, se desarrollarán los siguientes recursos docentes:

• Material para la presentación y descripción del juego a los alumnos
• Elaboración del guion y normas para el desarrollo del juego y la utilización de la plataforma
• Informe de los resultados obtenidos a través del juego: tendencias observadas, comportamiento del mercado y su relación con el esperado, etc.
• Elaboración de una encuesta de satisfacción para profesores y alumnos
• Informe con plan de mejoras y guía de implantación 19-20

La evaluación y seguimiento del proyecto se realizará fundamentalmente en la fase 4 descrita en el apartado previo (fases del desarrollo del proyecto). Consistirá en:

• La realización de un análisis de la satisfacción de los alumnos a través de una encuesta.
• La realización de un análisis de la satisfacción de los profesores a través de una encuesta.
• Análisis del grupo de trabajo de la consecución de los objetivos previstos.
• Análisis técnico de la dinámica del juego y de los resultados obtenidos: efecto de las reglas del mercado en el resultado del mismo, correspondencia entre el comportamiento teórico previsto por los participantes y el comportamiento observado, etc.

A partir de estos análisis y de los resultados de las encuestas, se extraerán las lecciones aprendidas que se plasmarán en un plan de mejoras para el futuro a considerar en la implementación de la actividad en el siguiente curso académico, 19-20.

Del desarrollo del proyecto se derivarán los siguientes productos tangibles:

• Material para la presentación del juego a los alumnos.
• Documento de normas y un guion para familiarizar a los alumnos con el entorno de trabajo de la herramienta de juego seleccionada. 
• Encuesta de satisfacción para los alumnos
• Encuesta de satisfacción para los profesores
• Informe de resultados de la dinámica del juego: efecto de las reglas del mercado en el resultado del mismo, correspondencia entre el comportamiento teórico previsto por los participantes y el comportamiento observado, etc.
• Plan de mejora y guía de implantación para el curso 2019-20 tras la experiencia piloto en el 18-19.

Los resultados obtenidos en este proyecto se describirán en un artículo que se presentará en un congreso, aún por definir.

Además, se difundirán los resultados en las jornadas de innovación educativa organizadas por la UPM y la ETSII.

En este proyecto implica la colaboración de profesores de la ETSI Industriales y de la ETSI Caminos, Canales y Puertos y se aplicará a asignaturas de ambas escuelas.