Youth growth powered by solar energy - Design of a photovoltaic system for a non-profit guesthouse

The Zambian national grid does not guarantee reliable and constant access to electricity supply. Therefore, commercial establishments and residential homes are forced to provide themselves with backup systems. The choice of photovoltaic systems for this purpose has been growing in recent years. This thesis presents a backup PV system, consisting of PV panels, inverter, MPPTs and batteries, designed for a nonprofit hotel facility located in Livingstone. The system is equipped with a control and monitoring system that optimizes its operation under ordinary conditions and during power outages. The study is framed within the context of an international cooperation intervention, since it is part of the answer to a private donors’ call and the beneficiary hotel facility is a nonprofit organization, which aims to professionally train young people in need. A detailed description of the main components, which make up a photovoltaic system, and general criteria for the design is found in the paper. The study consists of a section devoted to simulations for sizing the PV array and batteries, followed by an exposition of the calculations necessary for sizing and coupling the electrical components. In addition, an economic analysis of the entire project is presented, focusing on the final benefits to the guesthouse.

La rete nazionale zambiana non garantisce un accesso affidabile e costante alla fornitura elettrica. Perciò esercizi commerciali e abitazioni residenziali sono costretti a fornirsi di sistemi di backup. La scelta di sistemi fotovoltaici per questo scopo sta crescendo negli ultimi anni. In questa tesi si presenta un sistema fotovoltaico di backup, costituito da pannelli fotovoltaici, inverter, MPPT e batterie, pensato per una struttura alberghiera no-profit situata a Livingstone. L’impianto è dotato di un sistema di controllo e monitoraggio che ne ottimizza il funzionamento in condizioni ordinarie e in caso di blackout. Lo studio si inserisce nel contesto di un intervento di cooperazione internazionale, facendo parte della risposta a una call di donatori privati ed essendo la struttura alberghiera beneficiaria un’organizzazione no-profit, che ha l’obiettivo di formare professionalmente i giovani in difficoltà. Nell’elaborato trova spazio una descrizione dettagliata dei principali componenti, che costituiscono un impianto fotovoltaico, e dei criteri generali per la progettazione. Lo studio si compone di una sezione dedicata alle simulazioni per il dimensionamento del campo fotovoltaico e delle batterie, seguita dall’esposizione dei calcoli necessari al dimensionamento e accoppiamento dei componenti elettrici. Inoltre, viene esposta un’analisi economica dell’intero progetto, focalizzata sui benefici finali per la struttura alberghiera.