Fostering rural electrification through high time definition load demand calibration: the case-study of Matembwe

Ensuring access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all is, not only a United Nations Sustainable Development Goal, but a prerequisite for poverty elimination, economic development, improve public health, widespread education, and gender equality. The NGO CEFA Onlus has been collaborating with Politecnico di Milano for several years in international cooperation on the topic of rural electrification. In particular, the subject of the studies is the village of Matembwe, in Tanzania, where CEFA has built two hydroelectric power plants and a mini-grid, which gives to eight villages access to electricity. The objective of this research is threefold. The first objective is to provide a map of current and possible users divided by type (households, public services, business activities), with associated the characteristics of their buildings and energy sources. The second is to map the transformers used by the Ikondo-Matembwe mini-grid to distribute electricity to the eight villages, useful for future medium- or low-voltage line expansions. The third is to provide a Matembwe user-specific load demand with high temporal definition. The load curves provided are divided by user categories based on their average annual energy consumption. The load demand calculation is implemented by an open-source software developed by Politecnico di Milano, RAMP. In order to validate the curve processed by the modelling tool, it is necessary to compare it with that coming from consumption data recorded by the power company. The creation of the maps and curves was only possible following a data collection that took place on field. The tools provided make it possible with hourly accuracy and divided by user classes to design future connections. In this way, CEFA, as other NGOs, can exploit the results to expand the mini-grid in a more effective way in future projects.

Assicurare a tutti l’accesso a un’energia economica, affidabile, sostenibile e moderna è, non solo un Obiettivo di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite, ma un presupposto imprescindibile per l’eliminazione della povertà, lo sviluppo economico, il miglioramento della salute pubblica, la diffusione dell’educazione, e la parità di genere. L’ONG CEFA Onlus collabora da diversi con il Politecnico di Milano nell’ambito della cooperazione internazionale sul tema dell’elettrificazione rurale. In particolare, oggetto degli studi è il villaggio di Matembwe, in Tanzania, dove CEFA ha costruito due centrali idroelettriche e una mini-grid, che dà accesso all’elettricità a otto villaggi. L’obiettivo di questa ricerca è triplice. Il primo è una mappa di attuali e possibili utenti divisi per tipologia (abitazione, servizio pubblico, attività commerciale), con associate le caratteristiche delle loro costruzioni e fonti di energia. Il secondo è una cartina dei trasformatori che utilizza la Ikondo-Matembwe mini-grid per distribuire l’elettricità agli otto villaggi, utile per future espansioni della linea di media o bassa tensione. Il terzo è una curva della domanda degli utenti di Matembwe ad alta definizione temporale. Le curve di carico fornite sono divise per categorie di utenti in base al loro consumo energetico medio annuale. Il calcolo delle domande di carico è stato implementato da un software open-source sviluppato dal Politecnico di Milano, RAMP. Per validare la curva elaborata dallo strumento di modellazione, è stato necessario confrontarla con quella proveniente dai dati di consumo registrati dalla compagnia elettrica. La realizzazione delle mappe e delle curve è stata possibile solo in seguito ad una raccolta dati avvenuta sul campo. Gli strumenti forniti rendono possibile con una precisione oraria e divisa per classi di utenza la progettazione di future connessioni. In questo modo, saranno utili a CEFA e a tutte le ONG per semplificare e rendere più efficace l’espansione della rete in progetti futuri.