Micro-grids loads evolution : trends in rural Bolivia climate

The present Thesis work aims at performing a comprehensive bottom-up study of the Load Demand evolution of communities located in the rural area of Bolivia by identifying the main drivers and factors causing different evolution trends, which then will serve as inputs to draw up regional and national electrification plans and policies for achieving universal access considering hybrid microgrid systems as a plausible electrification alternative. Towards this end, data regarding rural electrification in Bolivia was collected from different sources that corroborated or complemented each other’s contribution, these sources were: electrification projects’ impact reports, scientific literature, public entities’ statistical data sets, and shareholders’ insights. Then, based on this information, the main parameters influencing the load demand evolution were identified, and then used to build conceivable load demand case scenarios, such that they comprise all the possible rural communities’ typology. The main contribution of this work is proposing generic schematic procedures in the shape of flowcharts that help forecasting the household users connection evolution and the appliances adoption evolution since these were identified as the main loads dictating the Load Demand Profile of a rural community. Equally, it was analysed the potential disruptive impact of income generating activities in the commercial and agriculture dimensions. Given the stochastic nature of the load consumption behaviour, a stochastic modelling tool (RAMP) was used to generate synthetic Load Demand Profiles which then help to understand the effects of the energy access on the load consumption variation through time. Finally, it was concluded that the created evolution scenarios are valuable to perform local electrification projects in any given community, as well as to outline National electrification plans utilizing inputs with an improved resolution, thanks to the stochastic bottom-up approach.

Il presente lavoro di tesi mira a eseguire uno studio completo bottom-up dell'evoluzione della domanda di carico delle comunità situate nell'area rurale della Bolivia, identificando i principali driver e fattori che causano diverse tendenze evolutive, che poi serviranno come input per elaborare piani e politiche nazionali di elettrificazione per raggiungere l'accesso universale considerando i sistemi ibridi di microgrid come un'alternativa plausibile di elettrificazione. A tal fine, i dati relativi alla elettrificazione rurale in Bolivia sono stati raccolti da diverse fonti che hanno corroborato o completati a vicenda il contributo dell'altro, queste fonti erano: rapporti sull'impatto dei progetti di elettrificazione, letteratura scientifica, set di dati statistici di enti pubblici e intuizioni degli azionisti. Quindi, sulla base di queste informazioni, sono stati identificati i parametri principali che influenzano l'evoluzione della domanda di carico e quindi utilizzati per costruire scenari ipotizzabili di casi di domanda di carico, tali da comprendere tutte le possibili tipologie di comunità rurali. Il contributo principale di questo lavoro è proporre procedure schematiche generiche sotto forma di diagrammi di flusso che aiutano a prevedere l'evoluzione della connessione delle utenze domestiche e l'evoluzione dell'adozione degli apparecchi poiché questi sono stati identificati come i principali carichi che determinano il profilo della domanda di carico di una comunità rurale. Allo stesso modo, è stato analizzato il potenziale impatto dirompente delle attività generatrici di reddito nelle dimensioni commerciale e agricola. Data la natura stocastica del comportamento di consumo del carico, è stato utilizzato uno strumento di modellazione stocastica (RAMP) per generare profili di domanda di carico sintetici che aiutano a comprendere gli effetti dell'accesso all'energia sulla variazione del consumo di carico nel tempo. Infine, si è concluso che gli scenari di evoluzione creati sono preziosi per eseguire progetti di elettrificazione locale in una determinata comunità, nonché per delineare piani di elettrificazione nazionali utilizzando input con una risoluzione migliorata, grazie all'approccio stocastico bottom-up.