Cost comparison of solar home systems and PV micro-grid : The influence of inter-class diversity

• Main Author: Kronebrant, Mattias
• Format: Others
• Language: English
• Published: Högskolan i Halmstad, Akademin för ekonomi, teknik och naturvetenskap 2017
• Subjects: rural electrification; off-grid; micro-grid; shs; solar homer system; homer; photovoltaic; PV; solceller; elektricitet; landsbygd; batterier; microgrid; minigrid; offgrid; Energy Systems; Energisystem
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hh:diva-33997

Nearly one fifth of the global population lacks access to electricity and electricity access is essential for economic growth and human well-being. SHSs and micro-grids both have the possibility of increasing the electricity access in developing countries. The decision to choose either SHSs or micro-grids for rural electrification is a complex task that must consider both the technological factors that separate these two systems and the non-technological factors. Separate times of peak load between households (inter-class diversity) has shown to be one major advantage for the use of micro-grids. Studies have shown that the diversity factor present in micro-grids can scale down the necessary capacity of PV modules and energy storage of up to 80%, in comparison to stand-alone systems (e.g. SHSs). These reductions are nevertheless based on assumed diversity factors, not using real load profiles and the necessary capacities are calculated using intuitive methods (known to be inexact). From interviews in a rural community of Nicaragua, the author generated load profiles and determined the diversity factor of the community. The load profiles were generated with a specially designed software to formulate realistic load profiles for off-grid consumers in rural areas. These load profiles were later used in the software HOMER where the diversity’s influence on required capacity and NPC were determined by comparing SHSs to a PV based micro-grid. The study showed that the required capacity and NPC of the inverter and charge controller are clearly decreased as an influence of inter-class diversity. The required PV and battery capacity are also decreased when a micro-grid is utilized, but these reductions are most likely a result from the limited nominal power per component considered in HOMER. === Nästan en femtedel av världens befolkning saknar tillgång till elektricitet. Nicaragua är ett av de länder där en stor del av befolkningen saknar eltillgång och det gäller speciellt hushållen på landsbygden. Utbyggnader av elnätet till dessa områden är ofta låg-prioriterade på grund av höga kostnader för att tillgodose ett många gånger lågt energi och effektbehov. En alternativ lösning för att ge dessa hushåll tillgång till elektricitet är att använda off-grid system, system frikopplade från det nationella elnätet. Två vanligt förekommande off-grid system är solar home systems (SHSs) och micro-grids. Det faktum att flera hushåll ofta använder sin toppeffekt vid olika tillfällen (sammanlagring av effekt) har visat sig vara till stor fördel för micro-grids. Tidigare studier har visat att sammanlagringsfaktorn i ett micro-grid kan reducera nödvändig kapacitet av solceller och energilager upp till 80%, i jämförelse med enskilda system (t.ex. SHSs). Dessa studier bygger dock på antagna sammanlagringsfaktorer, overkliga lastprofiler och nödvändig kapacitet beräknas med intuitiva metoder. Med data från intervjuer i ett landsbygdssamhälle i Nicaragua skapas lastprofiler och en sammanlagringsfaktor beräknas för samhället. Lastprofilerna skapas i en programvara utvecklad för att formulera realistiska lastprofiler för off-grid konsumenter i landsbygdsområden. Lastprofilerna används senare i programvaran HOMER där sammanlagringens påverkan på nödvändig kapacitet och kostnad undersöks genom en jämförelse mellan SHSs och ett solcellsdrivet micro-grid. Studien visar att nödvändig kapacitet och nuvärdeskostnad för växelriktare och laddningsregulator tydligt minskar till följd av sammanlagring. Nödvändig kapacitet på solceller och batterier minskar också när ett micro-grid används. Dock beror detta med stor sannolikhet inte på sammanlagring utan är ett resultat från de begränsade märkeffekter på komponenter som användes i HOMER.