On-grid variable renewable energy system design in emerging countries. The case of Chile and Turkey

This work presents a techno-financial evaluation of four rural areas with 200 hypothetical residential households in Chile and Turkey with promising renewable energy potential as a case study. The goal of the thesis is to show and understand how a hybrid power system can be used to improve the renewable share of the community in which is immersed. In this scope, two different approaches are applied: a single house case and all the town case. For the single house, solar PV rooftop systems and micro wind turbine with a nominal electrical production capacity of 1.5 kW are modeled. For the all rural area case, solar PV rooftop systems and one small scale wind turbine with a nominal electrical production capacity of 100 kW are modeled. Currently, the tariff method used in Chile and Turkey is the net billing scheme, where the energy bought and sold to the grid has different prices. With the new regulations and promising incentives of the governments, economic analysis and electrical analysis of both systems are done by using Homer (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) Software. For all the scenarios, the results show a Net Present Cost, Internal Rate of Return and Payback time as well as technical results. Impact analysis of the variable renewable energy systems is done by using Impact Evaluation Tool, which is developed by Politecnico di Milano, Department of Energy and UNESCO Chair in Energy for Sustainable Development. With the help of this tool, impacts of this study on nature, economy, society and SDG 7 target achievements are discussed. Finally, single house system found more feasible than community systems in the light of government policies and their applications. The main hypothesis of the thesis is that new energy regulations and policies are encouraging the adoption of domestic energy production systems in rural areas of Chile and Turkey.

Questo elaborato presenta una valutazione tecno-finanziaria di quattro aree rurali con 200 ipotetiche famiglie residenziali in Cile e in Turchia con un promettente potenziale di energie rinnovabili come caso di studio. L'obiettivo della tesi è quello di mostrare e capire come un sistema di energia ibrida può essere utilizzato per aumentare la quota rinnovabile della comunità in cui è immersa. In questo ambito, vengono applicati due diversi approcci: il primo caso di una singola casa e finalmente il caso del paese. Per la casa unifamiliare, vengono modellati sistemi solari fotovoltaici su tetto e microturbine eoliche con una capacità di produzione elettrica nominale di 1.5 kW. Per il caso di tutte le zone rurali, vengono modellati sistemi solari su tetto fotovoltaico e una piccola turbina eolica con una capacità di produzione elettrica nominale di 100 kW. Attualmente, il metodo tariffario utilizzato in Cile e Turchia è il sistema dello scambio sul posto, in cui l'energia acquistata e venduta alla rete ha prezzi diversi. Con le nuove normative e gli incentivi promettenti dei governi, l'analisi economica e l'analisi elettrica di entrambi i sistemi vengono eseguite utilizzando il software Homer (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources). Per tutti gli scenari, i risultati mostrano un costo attuale netto, tasso di rendimento interno e periodo di rimborso, oltre a risultati tecnici. L'analisi dell'impatto dei sistemi di energia rinnovabile variabile viene effettuata utilizzando Impact Evaluation Tool, sviluppato dal Politecnico di Milano, Dipartimento di Energia e dalla Cattedra UNESCO in Energia per lo sviluppo sostenibile. Con l'aiuto di questo strumento, vengono discussi gli impatti di questo studio sulla natura, l'economia, la società e gli obiettivi raggiunti dall'obiettivo OSS 7 (Obiettivo di Sviluppo Sostenibile). Infine, il sistema di una casa singola si è rivelato più fattibile rispetto ai sistemi comunitari alla luce delle politiche governative e delle loro applicazioni. L'ipotesi principale della tesi è dimostrata: nuovi regolamenti e politiche stanno promuovendo l'uso di un sistema di produzione di energia domestica nelle zone rurali.