Business Cases for Microgrids in Africa: An Application Study for Rukara, Rwanda.

Conde Peña, Patricia (2016). Business Cases for Microgrids in Africa: An Application Study for Rukara, Rwanda.. Thesis (Master thesis), E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Business Cases for Microgrids in Africa: An Application Study for Rukara, Rwanda.
Author/s:
  • Conde Peña, Patricia
Contributor/s:
  • Valiño López, Vanesa
Item Type: Thesis (Master thesis)
Masters title: Ingeniería de la Energía
Date: July 2016
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Energía y Combustibles
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El presente trabajo de fin de máster se centra en el diseño de una microgrid con una instalación fotovoltaica off-grid para dotar de electricidad a una futura escuela para la asociación Mil Colinas. Mil Colinas es una ONG de cooperación internacional fundada en 2011 para luchar contra las desigualdades sociales entre los países norte-sur. Mil Colinas lleva a cabo un proyecto educativo en Rukara, Ruanda, que cuenta con tres educadores nativos y casi 200 niños y jóvenes y sus respectivas familias. El proyecto ha crecido muy rápido y se prevé su continuo aumento en un futuro próximo, por lo que surge la necesidad de tener una escuela propia en la que se pueda garantizar una educación de calidad. El pasado verano (2015), se acudió a Rukara para la toma de medidas in-situ así como la compra del terreno de la futura escuela. El presente proyecto plantea el uso de la energía solar fotovoltaica como única fuente de alimentación eléctrica a la escuela. Durante ese período, varias instalaciones fueron visitadas (principalmente escuelas ruandesas y el centro de salud del pueblo de Rukara). Algunas de estas instalaciones ya cuentan con suministro eléctrico proveniente de paneles fotovoltaicos. También se tuvieron reuniones con empresas claves en el sector de las energías renovables en África Central, como Mobisol así como con instaladores de paneles fotovoltaicos en Ruanda. Además, se estuvo en contacto directo tanto con los educadores como con los niños y jóvenes que forman parte de Mil Colinas para conocer sus deseos y necesidades para la futura escuela. Una vez recogidos los datos pertinentes de este país africano, es necesario comenzar el dimensionamiento de una microgrid (off-grid) para abastecer de energía eléctrica el proyecto. Esta red proporcionará la energía necesaria para el alumbrado y la conexión de los ordenadores principalmente además de dispositivos eventuales como proyectores e impresora. Todos los componentes que forman parte de la instalación fotovoltaica, se escogen cuidadosamente teniendo en cuenta factores como la disponibilidad en la zona, fiabilidad del producto, coste del mismo y vida útil. Inicialmente es necesario realizar una estimación del consumo energético diario para realizar diversas hipótesis acerca de la radiación solar de la zona. Existen datos históricos sobre la radiación solar media mensual en esta área, pero se necesitan datos más precisos ya que no todos los días son climatológicamente idénticos. A raíz de estas hipótesis, es posible realizar diversas simulaciones con ayuda del software Python con el fin de mostrar el nivel de carga de las baterías en un intervalo de tiempo de una hora durante un año completo. Con estas simulaciones es posible visualizar de manera gráfica las carencias energéticas en la red así como analizar el número de ciclos a los que estarían sometidas las baterías para evitar su acelerado deterioro. Se realiza una optimización del precio de la instalación. Para ello, se tiene también en cuenta un precio hipotético de penalización para la demanda energética no cubierta en caso de que hubiera varios días con muy baja irradiación solar. En función a este precio de sanción y con ayuda de la herramienta Solver en Excel, es posible optimizar el precio de la instalación resultante. Como resultado de este proyecto, se obtiene una instalación que trabajará en 48 V antes del inversor y con 230 V aguas arriba. El proyecto necesitará 10 paneles fotovoltaicos de 295 W cada uno y 12 baterías de 200 Ah de capacidad cada unidad. Estos dispositivos junto con el inversor y el controlador además de los cables y otros accesorios, el coste de la instalación alcanza un valor de $12,257.67 pero sería necesario contar con un presupuesto de $19,800.89 en total para asegurar el correcto funcionamiento de la instalación durante al menos 24 años de vida útil. Se han realizado varios planos de la instalación con AutoCAD que se adjuntan en el proyecto y una maqueta 3D realizada con la herramienta Sweet Home 3D.

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Item ID: 44415
DC Identifier: http://oa.upm.es/44415/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:44415
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 16 Jan 2017 06:58
Last Modified: 16 Jan 2017 06:59
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