Rural area electrification : a tool for the microgrids

Micro-grids are gradually being considered as a viable and competitive alternative to provide electricity to isolated rural communities. The decision making process for the rural electrification requires a meteorological database as well as the socio-economic information of the target communities. In this paper, a model has been developed, implemented in Excel VBA, to compare three rural electrification options in a selected area with the constraint of maximum loss of load probability (LLP) accepted. The model analyses the PV micro grid, the hybrid micro grid and the grid extension scenario. Exploiting tools available online, the model obtains the data required to simulate the PV system. Other relevant parameters such as population, and access to electricity tier are implemented to model the electricity load profile of the target area. The model proposed a preliminary design of the micro grids through an intuitive procedure. Then, the model creates several size configurations, which differs from the basic one of a scale factor. The model operates the numerical simulation throughout a year, thanks to an appropriate physical modelling of the micro grids’ components, evaluating the LLP. For each simulated configuration, the net present cost (NPC) and the levelised cost of electricity (LCoE) is calculated throughout the lifespan of the plant. The grid extension scenario is then considered, implementing the information related to the target area as the cost of electricity and the distance from the transmission grid. The model provides the NPC and the LCoE. Subsequently, the model selects the most competitive configurations of each option analysed, considering the constraint of the maximum LLP acceptable. The model was implemented in Excel VBA to create a tool devoted to the support of the decision making process. Finally, the tool has been applied to the case study of Soroti, Uganda.

Le micro-grids sono considerate sempre più come un'alternativa valida e competitiva per fornire elettricità alle comunità rurali isolate. Il processo decisionale per l'elettrificazione rurale richiede dati meteorologici, nonché informazioni socio-economico delle comunità di riferimento. In questo documento, è stato sviluppato un modello, poi implementato in Excel VBA, per confrontare tre opzioni di elettrificazione rurale in un'area selezionata, fissato il vincolo di massima perdita di probabilità di carico (LLP) accettata. Il modello analizza la PV micro-grid, la hybrid micro-grid e lo scenario di estensione della rete elettrica. Ricorrendo a strumenti disponibili on-line, il modello ottiene i dati necessari per simulare il sistema fotovoltaico. Altri parametri rilevanti come la popolazione e il livello di accesso all’elettricità sono implementati per modellare il profilo di carico di energia elettrica dell'area in analisi. L'identificazione della taglia ottimale delle micro-grids viene effettuata. Inizialmente il modello determina un dimensionamento base delle micro-grids, attraverso una procedura di dimensionamento intuitivo. Il modello crea poi diverse configurazioni di taglia, che differiscono da quella base di un fattore di scala. Il modello procede con la simulazione numerica lungo un anno di tutte le configurazioni, e valuta la LLP. Lo scenario di estensione della rete elettrica viene quindi considerato, implementando le informazioni relative all’area in analisi, come il costo dell'energia elettrica in loco e la distanza dalla rete di trasmissione. Per ogni configurazione simulata, il costo attualizzato netto (NPC) e il costo dell’elettricità attualizzato (LCoE) è calcolato per tutta la durata dell'impianto. Successivamente, il modello seleziona le configurazioni più competitive di ciascuna opzione analizzata, considerando il vincolo della massima LLP accettata. Lo strumento sviluppato è stato applicato al caso studio di Soroti, Uganda.