Utility scale : off-grid hybrid systems in remote areas

This thesis has been realized in collaboration with Enel Green Power who is interested in evaluating the technical-economical sustainability of hybrid PV-diesel- batteries plants for off-grid applications in remote areas. The final target of the thesis is to study an optimal configuration of a medium-large size hybrid plant considering technical and economical criticalities. In the first part market and technical analysis has been carried on taking into consideration products especially dedicated to off-grid hybrid applications with an outlook on possible future innovations and forecasted changes. Afterwards, a specific spreadsheet has been designed and implemented to enable sensitivity analysis on the basis of energetic balances to find out the optimal PV penetration range for two different kind of utility: residential and manufacturing. Several comparisons have been done between the obtained results and the output coming from the commercial software HOMER. The differences in calculation logic and in the selection of the various variables of impact have been commented and justified. Finally, a more detailed design has been implemented on a real case of interest for Enel Green Power. At the end, a further sensitivity analysis has confirmed the previously obtained results.

La seguente tesi è stata realizzata in collaborazione con Enel Green Power che ha richiesto uno studio dell’attuale sostenibilità tecnico-economica di impianti ibridi fotovoltaico-diesel-batterie per applicazioni off-grid in zone remote. L’obiettivo ultimo della tesi è quello di studiare la configurazione ottima di un impianto ibrido di medio-grande scala tenendo in considerazione aspetti e criticità tecniche ed economiche. In primo luogo, sono state svolte indagini di mercato e analisi tecniche di prodotti esplicitamente realizzati per applicazioni ibride off-grid con attenzione verso possibili innovazioni future e cambiamenti previsti. In seguito è stato progettato e implementato un apposito foglio di calcolo per permettere di svolgere analisi di sensitività, sulla base di bilanci energetici, per trovare quale possa essere il range di penetrazione fotovoltaica ottimo per due tipologie di utenze: civile e manifatturiera. Diversi confronti sono stati fatti tra i risultati ottenuti e gli output provenienti dall’uso del software commerciale HOMER, le differenze nelle logiche di calcolo e nella selezione delle numerose variabili in gioco in fase di progettazione sono state analizzate e giustificate. Infine, una progettazione più di dettaglio è stata realizzata per un caso applicativo reale fornito da Enel Green Power. Finita la progettazione si è svolta un’ulteriore analisi di sensitività che ha confermato i risultati precedentemente ottenuti.