Integrazione di fonti rinnovabili per l'elettrificazione di contesti rurali isolati

The lack of electricity distribution in many developing countries is one of the first limits to a sustainable improvement of the life quality. Access to electricity allows to refrigerate perishables and to disinfect water and strongly reduce the impact of those illness that are the main cause of mortality in rural countries. This paper aims to provide an exhaustive description of those technologies currently available for the electrification of small villages in an isolated rural context. For each technology the most common designs are highlighted and the main suppliers in the market are listed. Besides to those solutions dedicated to the production of electrical energy such as solar, wind and biomass, also the most suitable technologies for cooking and for producing potable water are investigated, in order to satisfy in a more efficient way the basic needs of the populations. Two scenarios are presented as representative of different environmental contexts: the first village is located in the tropical belt of Ghana near the seaside while the second one is located in the desert of Southern Tunisia. For the first case each technology is evaluated and designed in order to improve the quality of life in the village, currently without electricity, and taking into account the demand curve. Solar photovoltaic panels and wind turbine are selected from commercial devices while for the biomass fuelled ORC a new design is proposed. The designed ORC is more efficient than the commercial devices presently sold on the market and it guarantees a good flexibility and reduced maintenance. In the characterization of Tunisia just guidelines and general design criteria are suggested due to the lack of detailed information and since some topics are already covered during the description of Ghana reference case.

L’assenza di un accesso alla rete elettrica nei paesi in via di sviluppo è uno dei principali limiti alle prospettive di miglioramento della qualità della vita, in quanto si permetterebbe di conservare cibi deperibili e di disinfettare l’acqua, riducendo l’impatto di quelle malattie che sono la principale causa di mortalità nelle aree rurali. Il presente lavoro si propone di fornire una descrizione esaustiva delle tecnologie di piccola taglia attualmente disponibili per un’applicazione in contesti rurali isolati: per ognuna si sottolineano le peculiarità costruttive e i principali fornitori sul mercato. Oltre alle soluzioni dedicate alla produzione di energia elettrica come solare fotovoltaico e termodinamico, eolico e biomassa, sono indagate anche quelle più idonee per la cottura e la potabilizzazione dell’acqua, fabbisogni primari che spesso rappresentano la quota predominante dei consumi di tali popolazioni. In seguito alla ricerca tecnologica sono presentati due scenari rappresentanti differenti contesti ambientali: un villaggio collocato nella fascia tropicale del Ghana e un abitato situato nell’ambiente desertico della Tunisia meridionale. Per il primo si sono quindi progettati gli interventi atti a migliorare la qualità della vita nel villaggio, attualmente privo di elettricità, e si descrivono le curve di domanda e produzione di energia. I pannelli fotovoltaici e la turbina eolica vengono selezionati da prodotti commerciali mentre l’unità ORC alimentata a biomassa viene studiata ad hoc. L’ORC progettato ha rendimenti migliori dei modelli attualmente disponibili sul mercato e garantisce una buona flessibilità con ridotta manutenzione. Per il caso Tunisia sono riportate solo le linee guida su cui si è concepita l’integrazione delle fonti, essendo gli argomenti in parte già coperti dalla descrizione del Ghana.