Examinando por Autor "Castillo Calzadilla, Tony"

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    Energy management system for a residential positive energy district based on fuzzy logic approach (RESTORATIVE)
    (Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), 2024-08) Castillo Calzadilla, Tony; Oroya-Villalta, Deyviss Jesús; Borges Hernández, Cruz E.
    There is a clear European Strategy to transition by 2050 from a fossil fuel-based economy to a completely new system based on renewable energy resources, with electricity as the main energy carrier. Positive Energy Districts (PEDs) are urban areas that produce at least as much energy as their yearly consumption. To meet this objective, they must incorporate distributed generation based on renewable systems within their boundaries. This article considers the fluctuations in electricity prices and local renewable availability and develops a PED model with a centralised energy storage system focused on electricity self-sufficiency and self-consumption. We present a fuzzy logic-based energy management system which optimises the state of charge of the energy storage solution considering local electricity production and loads along with the contracted electric tariff. The methodology is tested in a PED comprising 360 households in Bilbao (a city in the north of Spain), setting various scenarios, including changes in the size of the electric storage, long-term climate change effects, and extreme changes in the price of energy carriers. The study revealed that the assessed PED could reach up to 75.6% self-sufficiency and 76.8% self-consumption, with climate change expected to improve these values. On economic aspects, the return on investment of the proposal ranges from 6 up to 12 years depending on the configuration choice. Also, the case that boosts the economic viability is tight to non-business as usual (BaU), whichever event spiked up the prices or climate change conditions shortens the economic variables. The average bill is around 12.89 EUR/month per house for scenario BaU; meanwhile, a catastrophic event increases the bill by as much as 76.7%. On the other hand, climate crisis events impact energy generation, strengthening this and, as a consequence, slightly reducing the bill by up to 11.47 EUR/month.
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    Is a massive deployment of renewable-based low voltage direct current microgrids feasible?: converters, protections, controllers, and social approach
    (Elsevier Ltd, 2022) Castillo Calzadilla, Tony; Cuesta, M. A.; Quesada Granja, Carlos; Olivares-Rodríguez, Cristian; Macarulla, Ana María; Legarda Macon, Jon; Borges Hernández, Cruz E.
    The main objective pursued by this survey is to debate the feasibility of a new distribution system in low voltage direct current (LVDC) microgrids and its impact on social development. To this end, this study provides valuable information for renewable energy planners and researchers, giving insights or solutions to reduce the transition gap between the current energy network and the future DC energy microgrids. Mainly, this article is divided into interlinking converters, protection schemes, and control systems, which have been analyzed taking into account the technical aspects of an LVDC microgrid as well as the social impact they have in poverty areas. This survey studies how low voltage DC networks can produce social welfare. In short, this paper assess social implications and technical issues, such as low inertia, grounding issues, voltage regulations, arc apparition, etc., providing a different approach to overcome these issues.
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    Metodología de ecodiseño de instalaciones eléctricas fotovoltaicas en corriente continua para edificios urbanos aislados
    (Universidad de Deusto, 2018-07-06) Castillo Calzadilla, Tony; Macarulla, Ana María; Facultad de Ingeniería; Ingeniería para la Sociedad de la Información y Desarrollo Sostenible
    El objetivo principal de esta tesis es demostrar la viabilidad de alimentar de forma aislada de la red convencional y mediante energía solar fotovoltaica en corriente continua, incluso en periodos de baja irradiación solar, a un edificio de servicios con un alto consumo eléctrico. Esta investigación se enmarca en la necesidad de fomentar el uso de energías renovables para minimizar el impacto ambiental derivado del consumo de electricidad. Para ello, se ha desarrollado un modelo de simulación MATLAB que reproduce el comportamiento de una instalación eléctrica en corriente continua con una fuente de generación solar fotovoltaica. La implementación del modelo ha requerido del diseño de herramientas de dimensionamiento tanto para el sistema de captación de energía (placas solares fotovoltaicas) como para el sistema de almacenamiento energético (baterías químicas). Asimismo, se han desarrollado los modelos de dos controladores de corriente continua, uno para maximizar la captación de energía y otro para estabilizar la tensión de alimentación de la carga. Se realiza, además, un estudio comparativo del modelo de simulación desarrollado con modelos ya probados y validados en la literatura. Para hacer este estudio lo más fiel posible a los modelos reales, se incluye el componente resistivo presente en el cableado. Los resultados del análisis son evaluados desde diferentes perspectivas técnicas, económicas, sociales y ambientales, aportando así la información necesaria para evaluar las ventajas y desventajas de escoger un tipo de configuración según las necesidades y requisitos de la instalación eléctrica del edificio. El caso de estudio elegido para evaluar el comportamiento el modelo se localiza en el edificio del Colegio Mayor de la Universidad de Deusto en Bilbao (España), una zona con frecuentes periodos de baja irradiación. En esta validación se ha trabajado con datos reales de irradiación solar, temperatura y datos de consumo energético cuarto-horarios del propio edificio. Con dichos datos se han generado, además, varios escenarios de simulación tanto de perfil conservador, teniendo en cuenta las condiciones climatológicas históricas de la localización, como de perfil extremo. Los resultados demuestran que el modelo supera de forma satisfactoria cada uno de los escenarios propuestos. Por un lado, en los escenarios más desfavorables (tres días consecutivos de peor irradiación de los últimos 30 años) el sistema consigue garantizar el servicio. Por otro lado, en los escenarios favorables (máxima irradiación y mínimo consumo), el sistema es capaz de mantener un nivel de fluctuación en la tensión inferior al 9,7 % respecto a su valor nominal. Así mismo, los resultados derivados de evaluar la viabilidad económica y medioambiental de la solución son significativos, con un retorno de inversión de 6 años y un decremento de las emisiones contaminantes mensuales de 13 toneladas de CO2 equivalente. Finalmente, los resultados de este trabajo de investigación son extrapolables a otros contextos, especialmente a aquellas regiones donde las infraestructuras necesarias para la distribución de energía eléctrica están aún sin desplegar.