Design, implementation, and performance analysis of cable pooling in a medium-scale hybrid PV-wind power plant: a case study in Soleto

The urgent need to decrease greenhouse gas emissions and the energy crisis in the last decade has triggered the whole globe for the necessity of sustainable energy security. Accordingly, many countries take several measures across various sectors to secure a better and sustainable future for the next generations. One of these measures is the energy transition in other words, shifting from the fossil energy based into sustainable energy-based sources such as Wind and Solar PV. However, this comes with some challenges such as the limitation on the grid capacity provided by the grid operators, grid congestion, the old infrastructure and some restrictive policies that hinder the fast integration of the RES. This thesis explores the techno-economic feasibility of cable pooling as a method and solution to accelerate the RES integration with the grid where it allows multiple energy sources to share a common point of supply with the grid providing a better utilization of the infrastructure and cost savings. The study provided in this thesis is conducted on a project located in Soleto, province of Lecce southern Italy. The study divided into two main parts a design for solar PV farm with a capacity of 9MW and wind farm comprising four wind turbines each of 2MW capacity. The study aims to check the feasibility of interconnecting both power plants utilizing the medium voltage cables connecting the solar fields with Galatina primary substation. The software utilized in the study in the analysis are PVsyst and Windpro, the tools provided a good understanding of the annual energy production, meteorological data analysis and various system losses. The study has proven that the concept of the cable pooling is feasible and by applying this concept a significant improvement in the utility infrastructure in terms of energy efficiency, production and the cost savings in the infrastructure is achieved.

L'urgente necessità di ridurre le emissioni di gas serra e la crisi energetica dell'ultimo decennio ha spinto il mondo intero a comprendere l'importanza di una sicurezza energetica sostenibile. Di conseguenza, molti paesi hanno adottato diverse misure in vari settori per garantire un futuro migliore e sostenibile per le prossime generazioni. Una di queste misure è la transizione energetica, ovvero il passaggio dalle fonti di energia fossile a fonti di energia sostenibile come l'eolico e il fotovoltaico. Tuttavia, questo cambiamento comporta alcune sfide, come le limitazioni della capacità di rete imposte dagli operatori di rete, la congestione della rete, le infrastrutture obsolete e alcune politiche restrittive che ostacolano una rapida integrazione delle fonti di energia rinnovabile. Questa tesi esplora la fattibilità tecnico-economica del cable pooling come metodo e soluzione per accelerare l'integrazione delle fonti di energia rinnovabile nella rete, consentendo a più fonti di energia di condividere un unico punto di connessione alla rete, migliorando così l'utilizzo dell'infrastruttura e ottenendo risparmi sui costi. Lo studio presentato in questa tesi è stato condotto su un progetto situato a Soleto, in provincia di Lecce, nel sud Italia. Lo studio è suddiviso in due parti principali: la progettazione di un impianto fotovoltaico con una capacità di 9 MW e di un parco eolico composto da quattro turbine eoliche ciascuna con una capacità di 2 MW. L'obiettivo dello studio è verificare la fattibilità dell'interconnessione tra i due impianti utilizzando i cavi di media tensione che collegano i campi solari alla sottostazione primaria di Galatina. Il software utilizzato nello studio per le analisi include PVsyst e Windpro, strumenti che hanno fornito una buona comprensione della produzione energetica annua, l'analisi dei dati meteorologici e le varie perdite di sistema. Lo studio ha dimostrato che il concetto di cable pooling è fattibile e che, applicando questo concetto, si ottiene un miglioramento significativo delle infrastrutture di utilità in termini di efficienza energetica, produzione e risparmi sui costi dell'infrastruttura.