Mulighetsstudie for solenergi på MCF Yatta, Kenya

The purpose of this thesis is to evaluate the potential and economic feasibility of the establishment of a grid-connected photovoltaic system (PV system) at Mully Children´s Family, Kenya. The energy demand of the farm is estimated to be around 230 MWh per year, with an average power load of about 30kW. This is currently covered with electricity supplied from the grid, and a diesel generator that is used during power outages. The last few years, grid-connected PV systems have become more attractive due to reduced costs and increased electricity prices. The system is sized by power, with a system production that is kept below the local consumption due to the lack of purchase agreements for feeding surplus energy to the grid. Because of the farm´s size, the PV system´s required area has not been considered a limitation. The available solar resources have been investigated using six different databases with solar irradiance data based on satellite measurements. Yearly global irradiation is assumed to be between 1482-2033 kWh/m2. The meteorological data is the most uncertain factor affecting the expected yearly system production. A base case was used to perform a sensitivity analysis for the system by changing the input parameters during simulations. The irradiation data and the orientation of the array had the greatest impact on the system output. The greatest system losses were caused by high temperatures (array losses between 3.8-6,7%). The CIS thin-film module gave the highest nominal production, at 4.44kWh/kWp pr. day, while the lowest production was estimated at 3.61 kWh/kWp pr.day. A PV system with an installed power of 50kWp (peak power) will thus have an expected nominal production of about 65.9-81.0 MWh per year. This accounts to around 29-35% of the yearly energy consumption at the farm. If the system is oriented both east- and westward the daily production will even out, and the probability of producing excess energy reduced. To reduce the vulnerability of the PV system due to shading or damaged modules it is recommended to use either string or multi-string inverters although this will increase the cost of the system. This will also make the system easier to expand in the future when systems for net-metering are put in use. According to the performed economic analysis, the levelized cost of energy (LCOE) for a system of 50kWp is between 0.16-0.24 euro/kWh depending on installation costs. The installation costs and the type of financing are crucial for the profitability of the system. Formålet med denne masteroppgåva er å undersøkje potensialet og lønsemda ved å dekke delar av dagens energiforbruk på Mully Children´s Family, Kenya ved å etablere eit fotovoltaisk anlegg (PV anlegg) tilknytt det eksisterande nettet. Energibruken per i dag er estimert til om lag 230 MWh årleg, og det gjennomsnittlege effektbehovet er estimert til om lag 30kW. Dette blir i dag dekka av elektrisitet frå det lokale nettet og ein dieselgenerator som er nytta ved straumbrot. Dei siste åra har nettilknytte PV anlegg blitt meir attraktive grunna reduserte kostnader og auka elektrisitetsprisar i Kenya. Det er ikkje sett eit avgrensing på arealbruken til anlegget, og anlegget er dimensjonert ut i frå forbruk. På grunn av manglande ordningar for innmating av elektrisitet på nettet, er anlegget dimensjonert slik at produksjonen er mindre enn forbruket. Ressursgrunnlag er undersøkt frå seks ulike databasar med solinnstrålingsverdiar kalkulert frå satellittdata. Årleg global innstråling er venta å vere i området 1482-2033 kWh/m2 pr år. Estimeterte meteorologiske data er og den mest usikre faktoren knytt til årleg forventa produksjon frå eit PV anlegget. Eit «base case» med faste variablar vart nytta for å utføre ei sensitivitetsanalyse for systemet ved endring av dei ulike parametrane. Dei simuleringsvariablane som hadde størst påverknad på systemet, var strålingdataene og orienteringa til panela. Det største systemtapet var tap i panela ved høge temperaturar (tap mellom 3.8-6,7%). Simulering med CIS tynn-film modular gav den høgste spesifikke produksjonen. Resultata viser at forventa årleg spesifikk produksjon er mellom 3.61-4.44 kWh/kWp per dag. Eit anlegg med ein installert effekt på 50kWp vil produsere mellom 65.9-81.0 MWh årleg. Dette tilsvarer om lag 29-35% av det årleg forbruket. Ved å ha ei aust- og vestvendt orientering av PV systemet vil den daglege produksjonen jamnast ut, og sannsynet for å produsere overskotssenergi vert redusert. For enkelt å kunne utvide systemet, og for å avgrense effekten av tap på grunn av skugging eller øydelagte modular er det tilrådd å nytte anten streng- eller multistrengvekselrettarar. Dette vil auke kostnaden, men gjere det enklare å gjennomføre ei framtidig utviding av systemet når ordninga for bruk av nettmålarar (net metering) startar opp. Det er og utført ei kostnads- og lønnsemdsanalyse for systemet. LCOE-berekningar (Levelized Cost of Energy) viser at eit system på 50kWp har ein LCOE mellom 0.16-0.24 euro/kWh, avhengig av installasjonskosnadane. Desse, saman med finansieringa av systemet, vil vere avgjerande for om systemet er lønsamt eller ikkje.M-M