Integration and optimization of renewables and storages for rural electrification

As the electricity access in Sub-Saharan African countries is below 10%, introducing a microgrid (a case study in Abiy Addi, Ethiopia) for rural electrification as a result can overcome the endemic lack of modern electricity access that hampers the provision of basic services for rural communities from basic services like education, healthcare, safety, economic and social growth. A different generation mix of renewables, diesel generator as a backup system and storages have been analysed and studies on economic and technical aspects of energy production for resilience, micro-grid stability and remote power so as to get the most optimal configuration for electricity generation. Among the many possible energy storage systems, Hydrogen storage and Battery are examined and studied to improve the use of renewable energy sources ensuring that the load is met at all times. This research considers different possible comparison methods considering variations like land area required, location for the storage, efficiency, availability and reliability of energy resources, and technology cost variability (investment cost and levelised cost of electricity) are among the major key parameters used to assess the best possible utilization of renewables and storage system either using them in the form of integrated, hybrid or independently. The study is carried out largely with the help of the Micopower optimization modelling simulator called HOMER. As a result, the study proposes the use of PV-Wind-Hydro-Battery hybrid system model that concludes the optimal configuration of power systems at affordable price for underserved rural communities. Hence, remarkably, the study has also found that the microgrid generation mixture with hydrogen fuelled cell as storage systems configuration alone is not feasible since it requires high demand of electricity for hydrogen production in a more efficient way. However, it is recommended the use of additional battery storage together with the compressed hydrogen gas as storage for operation.

Come l'accesso di energia elettrica nei paesi dell'Africa subsahariana è inferiore al 10%, l'introduzione di un microgrid (un caso di studio in Abiy Addi, Etiopia) per l'elettrificazione rurale di conseguenza in grado di superare l'endemica mancanza di accesso dell'elettricità moderna che ostacola la fornitura di servizi di base per le comunità rurali da servizi di base come l'istruzione, la sanità, la sicurezza, economica e crescita sociale. Un mix di generazione diversa di fonti rinnovabili, generatore diesel come un sistema di backup e depositi sono stati analizzati e gli studi sugli aspetti economici e tecnici di produzione di energia per la resilienza, la stabilità di micro-grid e di alimentazione remota, in modo da ottenere la configurazione ottimale per la produzione di elettricità. Tra le tante possibili sistemi di accumulo dell'energia, lo stoccaggio di idrogeno e batteria vengono esaminati e studiati per migliorare l'uso delle fonti di energia rinnovabili per garantire che il carico è soddisfatta in ogni momento. Questa ricerca considera diversi metodi di confronto possibili considerando variazioni come superficie richiesta, la posizione per la memorizzazione, l'efficienza, la disponibilità e l'affidabilità delle risorse energetiche, e la tecnologia la variabilità dei costi (costi di investimento e il costo levelised di energia elettrica) sono tra i principali parametri chiave utilizzati per valutare il migliore utilizzo possibile delle energie rinnovabili e sistema di archiviazione o il loro utilizzo in forma di integrata, ibrida o in modo indipendente. Lo studio si svolge in gran parte con l'ausilio del simulatore modelli di ottimizzazione Micopower chiamata HOMER. Di conseguenza, lo studio propone l'uso di PV-Vento-Hydro-Batteria modello sistema ibrido che conclude la configurazione ottimale dei sistemi di alimentazione a prezzi accessibili per le comunità rurali svantaggiate. Quindi, notevolmente, lo studio ha anche scoperto che la miscela microgrid generazione con idrogeno alimentato cellulare come configurazione sistemi di stoccaggio da sola non è fattibile poiché richiede una forte domanda di energia elettrica per la produzione di idrogeno in modo più efficiente. Tuttavia, si raccomanda l'utilizzo dello stoccaggio batteria supplementare insieme con il gas idrogeno compresso come deposito per il funzionamento.