Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A Prefeasibility Analysis of a PV Mini Grid with Ice Plant on Buvu Island in Lake Victoria
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Improving energy access through the provision of sustainable electrification is fundamental to reducing poverty and facilitating development in many areas of rural Sub Saharan Africa. The region currently suffers from severe energy inequality, with 81% of people relying on traditional forms of biomass for direct energy provision. A major reason for this is that centralised grid infrastructure in many countries remains under maintained and grid extension to remote rural areas poses as too much of a financial burden to governments. Solar PV mini grids are gaining increasing attention from policy makers, researchers, and developers in the region as they pose as a means of leapfrogging the necessity for centralised fossil-fuel based infrastructures. Despite this, a high number of mini grid projects in SSA remain in their pilot stage. A major reasoning for this is the difficulty associated with accurately predicting the future electricity demand of currently un-electrified communities, and following on from that, it is also difficult to incentivize local economies once electricity is made available. The aim of this work was to assess the feasibility of Buvu Island on Ugandan Lake Victoria housing a PV mini grid and ice plant so as to provide power to its three un-electrified communities, and flaked ice to the local fishing industry. Structured interviews were first held with developers in the region so as to assess current weaknesses in mini grid design methodologies and following from that the literature was used to develop a suitable methodology. Data gathered in the field was used to predict the electricity demand of the island, and the HOMER optimization tool was used to size an appropriate system. The modelled system includes an AC-coupled PV array, a lead acid battery bank, a back-up generator, and a converter. Within Uganda, it is the role of the grid operator to provide capital investment for the distribution network. Accordingly, within this study, such a system has been proposed and costed, however this does not impact upon mini grid feasibility. A full financial analysis was used to as to assess the feasibility of the mini grid and ice plant project over a twenty year lifetime. A reference scenario returned promising results, with an IRR of 23.5%, DSCR of 529%, and NPV of $114,651 assuming that daily electricity demand is 695 kWh / day, and 2.5 tonnes of flaked ice are sold per day. The business model is highly dependent on the sale of ice and if average sales drop below under 1.6 tonnes per day over the project lifetime the system becomes unviable. To overcome the problems associated with unpredictability of demand and encouraged new uses of electricity, the mini grid in this work is scaled to match current demand on the island – thus mitigating such risks. Additionally, a sensitivity study is included so as to fully characterise the range of mini grid operative models that may need be considered, and indeed the likely financial outcomes.

Abstract [sv]

Att förbättra energitillgången genom tillhandahållande av hållbar elektrifiering är grundläggande för att minska fattigdomen och underlätta utvecklingen i många områden i Afrika söder om Sahara. Regionen lider för närvarande av allvarlig energifattigdom, då hela 81% av befolkningen förlitar sig på traditionella former av biomassa för energiförsörjning. En viktig orsak till detta är att den centraliserade nätinfrastrukturen i många länder förblir dåligt underhållen och att nätutvidgning till avlägsna landsbygdsområden utgör en för stor kostnad. PV-mini-nät får ökad uppmärksamhet från beslutsfattare, forskare och utvecklare i regionen då de utgör ett sätt att minska beroendet av centraliserad, fossilbränslebaserad infrastruktur. Trots detta kvarstår ett stort antal mini-nätprojekt i Afrika fortfarande i uppstartsfasen. En anledning till detta är svårigheten i att förutsäga det framtida elbehovet för de för närvarande oelektrifierade samhällena. Syftet med detta arbete var att bedöma lönsamheten av ett PV mini-nät lokaliserat på Buvu Island i Victoriasjön, Uganda. Strukturerade intervjuer hölls först med utvecklare i regionen för att utvärdera de nuvarande svagheterna i designmetoderna för mini-nät. Därefter användes litteratur för att utveckla en lämplig metodik. Data som samlats in genom fältarbete användes för att förutsäga öns efterfrågan på el, och optimeringsverktyget HOMER användes för att anpassa ett lämpligt system. Det modellerade systemet inkluderar en AC-kopplad solpanel, en batteribank, en reservgenerator och en omvandlare. I Uganda är det nätoperatörens ansvar att tillhandahålla kapitalinvesteringar för distributionsnätet. Följaktligen, inom denna studie, har sådana system föreslagits och kostnadsförts. Detta påverkar dock inte lönsamheten av mini-nät på ön. En fullständig ekonomisk analys användes för att bedöma lönsamheten under en tjugoårsperiod. Ett referensscenario gav lovande resultat, med IRR på 23,5%, DSCR på 529% och NPV på $ 114 651 förutsatt att den dagliga efterfrågan på el är 695 kWh, och 2,5 ton is säljs per dag. Affärsmodellen är mycket beroende av försäljningen av is och om den genomsnittliga försäljningen sjunker under 1,6 ton per dag under projektets livslängd förlorar systemet sin lönsamhet. För att komma över problemen förknippade med oförutsägbarhet av efterfrågan och uppmuntra till ny användning av elektricitet, anpassas mini-nätet i detta arbete för att matcha den nuvarande efterfrågan på ön. Dessutom inkluderas en känslighetsanalys för att fullständigt karakterisera utbudet av de olika modeller av mini-nät som kan behöva övervägas.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 119
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019.661
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-264252OAI: oai:DiVA.org:kth-264252DiVA, id: diva2:1372692
External cooperation
GRS Commodities
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-11-25 Created: 2019-11-25 Last updated: 2019-11-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(5434 kB)4 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5434 kBChecksum SHA-512
133a1960f24227ea1f136e1649b31de2a571ce577dbb4a6f24af9438693faef4b87a9dd7a56d9cc967e79bf75040a859873ab3a888262e5434a4caff38ce7284
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 4 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 11 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf