energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email:...

11

Transcript of energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email:...

Page 1: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid
Page 2: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid
Page 3: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid
Page 4: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid

2nd International Conference - Micro Perspectives for Decentralized Energy Supply

The Mini-Grid Workshop - Enabling energy supply for low-income markets through mini-grid solutions

Berlin, 27 February 2013

������������� ����������������������������� ����� ����������������������

Pol Arranz, Xavier Vallvé

Trama TecnoAmbiental (TTA)

Barcelona, Spain

[email protected]

in collaboration with:

� ����������� ����������������������������������������������������� ������

� ������ �!�������������������������"�������#�"������!$���!�����!��

�������%���&��'����(��!�(�����������������������������)�

� ���� ����* ���+!�� ����� �������������� ������������� ������� � ���#�"�� ���!$

"��� (���� !��� �,����(��

� -���! � &��'��� (��!�(�� �� ��+%$"�� (����+��#�� ����� � (���� !��� ���

����� �������������� � ����%�� ������� .������ /��� .(������ ������ )

�������������������� ���!

Member of:

���������� 0��1���

&2�%$"����$���(��

#��%��(��+!����

"������"#���������������

���������������� ���������������������������������������� �������������������������������������������

���� ��������� �������

� ��!����� ��������"�#��������������$��% ���������������&'(()*

$��������������������%�&�����������������

� ������������'��������������� ����������

����������� ��

���������������� ������� �������� ������

0��%����+

0��%���!������ ������

2��$�#�����!�������������������������

�����"�������$��$�������������(��

��������$�

��((�������(������$ + ��(�����%���!����

/�#���(���������%��!�������������

3���������������!$�����������

����������,����"����$�4#���#�������

"��(���5�

�������,����"����$�������(���6���(���

/��1�������(����������������$��%���

�������4������6������������������!��

����������#����������������������

�,����"����$�������+���������,����)5�

�����������7

���!�����

������

���

(���,����������+�������"����$�

������8�����"�������1��"$�������

�����9���,��$���(������������%�������%��

��$���� ��� ������

��((���$������:��(��!�(���

(�������"�����������������!�

��!������$����(�#��1 ����+ ������

.#�����������%���,�����$����������������

�%���,����(�������!��������������

(����������!���(��!�(������

�%������������$����,����

&�������������������������$����������(��%��

1�$����������������"��������

�������+

����(���� ������

��(������,�����#��%�!����:����������

�%�������$������#��;�����������

�(���

���� �����,� ���.&�<����#�� �&�<

&�������������,�����!�������������

����,������

3������(��������=0&���,����

0%���������(�����$�,���������������������

"�������#��%��������������,�������

���!$������$��������

/��1������������������������,�����������

����������������������,���(�����,����"���

�����������

���(�����)��������)������������

� ������������������������� ����������+������������ ������,���&!��-���� ��*

� ��������������%������������������ ������������������ �������� �������������������������������������������������� �������������������������

� .� ����������������������'���/0�&�������������.�1*

� �+����������� ��������������

� �����������%��� ������

�adapted from IEC 62257 TS series, IEA PVPS Task3 and Task11 recommended practices)

PV Hybrid Micro Grid in West Bank,

Palestine

Page 5: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid

*������������������ ������&��������+����� &�!

� ����������������������������������������������� �� ������������ �����/0������������� ����������������������������������������������

� .����������� �����������������+����!���2���� ������ �������� �������������������������

� .��!��������������� ��� ����������������������� ��������������� �������������

� �������� ���������� ����� &��� ����+����� &�������� �������,����������*

� 1������������� ���������������������������������������������������

� .�������� ����� ��������� � ������ �������������

���������� �����������������+������������ �������� ��

���(�������������� ���������&�������-�����

��� ������� ������ �� ��!

� ���!$�-���$�.���#����4�-.5�(��!�(��

������!�����%�����������������

� 2������������!�������,�����!$*���:��-.

� &��!��((�"�����#�����(������

��"���# ���� ������ �$�� !

� ����������"�������

���� %�&' ��� (��!

� 0������(��!�(��

� ���!$��#����!�"��#��������

� ,����!�(��!�(��

� �����(��� �����# �����

�������. ������ �������������� #�����/

av. WTP

����� ��+����0���� ��12�3

� >�&2�(����!��� ���%��+ 3? -��+ �������$��������������+���!�������

� �����"����$����$����"��(����%$"���(����!��� ������������((���������=����

.������7 ��������4'������!�5

� �@0�-�.�����+ � A�- ���4'������!�5

4�&��������� ��� �)�����*� '&�������� �� %��������

,��,�! �������% ��������?A�� �����,��� ��(����� ���( ����������������������������������

������,�������"���-�(���� ����"����� ���,��������("������:�����&��B��

&����!�����%�����.�!������A����(���

�(��4� ��� ���� ��������/

���5�����67���5���5��

����!++������,���,���+���-����+�����+��./ 0 ���,��,���,�� 12

�������*)$�

3����������1����4����

����*������0��!����CDE�F?���G>D��F����EE�(�����

Page 6: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid

*������������(��������

� 5�������������������������� ���������� 6��������������,7��� ������ ��������������������������������� 8����� � �&6�����������*� ���������������������/������������ �� ���������� ���� � ������� ����� ��� ��������������������������������� �����4� 9����������������������/������ :4������������� ��������������;�';���

%1%�� %) �&�%2�%&' � 34�+�#

�5 �)6)%�72%

&����� �5 �����# /8 0 4�

����� �#�� 90 4� 0: �� ; ���� ��#�����

6����� �( ������ /9

&�������� + ���������� 9$< + =/ < �

�5 �>�%�) �267%2��)%

%��� ����� /"9/ 4�

������ ������� ���7 . ?����

?��@ 1� �)6�)7

%��� ����� / 35� 0. �����

��� '����

?�77)%A

6����� �( ������� ������� /� ��B5�C/

7#�� ��� ��� 2�D� �����

�����# ��9 � 0 B$ �� ; 08 34�

�������# � �#�

&65)%7)%

5���� ����� + ������ �B 5 '� + /0 5 ��

%��� ����� / C B 4

>������ ���������� E /F$G

'�7� �2��)%

7#�� �( �� )����#F �����F �������F ���,

)�)�7%&�&7A '&��)6�)% ; �)7)%

&���� /0 5 �� $ >D

�"���� ������� ���(������

�������� ���(������ )����# '�# ������

'&�7%&?17&26 �&6) �6' �7%))7 �&�>7&6�

���� ������ B �

6����� �( ��� /

7#�� 8 4 �� 6 + / ��� ��������� ���

&6'&5&'1�� �2�'�

>�������� B/$ 4�+�# /

>�������� 99 4�+�# 9B

>�������� 9:$ 4�+�# 9�

>�������� // 4�+�# :

����� 9:$ 4�+�# 9

&�� ������ �/ 4�+�# 9

���������������������"#�������� ��������������������� �������(�������

���(�����������������(���������� ���(�������������. )������(����'#����������

Page 7: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid

���(�������������. 8������������PV microgrid in Monte Trigo (Cape Verde)

Discount rate: 8,5% LCOE (generation) : 0.24 EUR/kWh

Lifetime: 20years LCOE (net demand): 0.36

EUR/kWh

PV microgrid in Monte Trigo (Cape Verde)

Without demand management system ���� reduced components life

Discount rate: 8,5% LCOE (generation) : 0.29 EUR/kWh

Lifetime: 20years LCOE (net demand): 0.43

EUR/kWh

)������������9�����*������+���������:�;��������

AC bus line 230 or 400 V

DC Loads

AC Loads

Photovoltaics Wind Energy Genset Hydro Power

Battery

Master Inverter

and

Battery charger

Inverters

Optional

AC/DC Converters=~

=~

.�������������$�!������������������������%��.�������

.��!������!���(������(�$�"��������$�����������(�$������.�;.����,�����������"������"���������!��

.�"�����������(�������,���������������%�����!$������$������%��.���������"�����$��%��!�!�

-����������"����������$���������"$��%��"�����$�

AC/DC Converters

Charge Controllers

DC Loads

AC Loads

=~

Photovoltaics Wind Energy Genset Hydro Power

Battery Inverter

Optional

=~

=~

DC bus linebar

.�������������$�!�������������������������-��"���"������(�#%��%��%��"�����$�����%��!��

.��!������!���(�����������.�;-����,�������

0%��"�����$��������������(��,����%��!�������%��!��"$����%��!����������������������-���������.�������

�%���!%��%���,������

)������������9�����*������+���������:&;��������

Page 8: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid

Experiences from the field: Barriers & SolutionsExperiences from the field: Barriers & Solutions

Debajit Palit

Associate Director and FellowThe Energy and Resources Institute, New DelhiEmail: [email protected]

Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid Solutions

February 27, 2013, Reiner Lemoine Institut, Berlin February 27, 2013, Reiner Lemoine Institut, Berlin

International Conference on Micro Perspectives

for Decentralized Energy SupplyOffOff--grid Access System in South Asiagrid Access System in South Asia

The OASYS Project Objectives:

�Are there cost-effective and reliable off-grid electricity supply solutions that can meet the present & future needs, are sociallyacceptable, institutionally viable and environmentally desirable?

�Do these local solutions have the scaling-up and replication potentials and can these solutions be brought to the mainstream for wider electricity access in the developing world?

www.oasyssouthasia.infowww.oasyssouthasia.info

MiniMini--Grids in India Grids in India

� Pioneer of Mini-Grid system

� First solar mini grid commissioned in 1996 in Sunderbans Islands

� State-of-the-art system designs & use of components (converters & inverters), continuing till date

� Cooperative model of service delivery

� Involvement of local community from planning stage

� Policy enablers from time to time

� Around 5000 villages covered through mini-grids, serving more than 50,000 HHs

� Multiple technology adopted

Why mini grids in IndiaWhy mini grids in India

� Technically, mini-grids are preferred for remote areas over other options such as solar home systems,

� as mini-grids provide electricity services for lighting & for powering various appliances, whereas SHSs typically provide only lighting services

� Can support small productive applications

� Organisationally, managing mini-grids are easier compared to individual systems due to their centralised operation through a proper institutional arrangement

Solar PV MiniSolar PV Mini--gridgrid Biomass Gasifier Power SystemBiomass Gasifier Power System

� Fuel Preparation

� Biomass Gasifier

� Cooling cleaning train

� Engine – Alternator

� Biomass drying

� Power evacuation

Source: TERI

Page 9: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid

Managing Mini Grids: Earlier ModelManaging Mini Grids: Earlier Model

FUNDING AGENCY

PIAPIA

Power PlantVECVEC

System

Supplier

Consumers

Consultant (DPR, system

design, TA support)

Organize VEC

System Engineering.

System Owner

$

Installation &

Commissioning

• System custodian

• O&M

• LT line Maintenance

• System custodian

• O&M

• LT line Maintenance

Electricity

Grant from Central Government

Equity by PIA/NGO or Beneficiaries

Revenue: Tariff,

billing, collection

Village Energy Committee (VEC) Model

•90% subsidy, 10% community share

•Flat tariff ($0.5 - $3 per month)

Source: TERI

Hybrid SystemHybrid System

Source: TERI

Managing Mini Grids: Addressing low loadManaging Mini Grids: Addressing low load

Source: TERI

Emerging ModelsEmerging Models

Charging stations are expandable to

solar energy hubs providing :

•Battery charging

•Mobile charging

•Lantern charging

•Water purification

Solar Charging Station Solar Charging Station Solar Multi Utility Solar Multi Utility

Self Help Groups, Farmer’s Associations & Individuals from the surrounding villages access the SMU & utilize services for a fee.

Self Help Groups, Farmer’s Associations & Individuals from the surrounding villages access the SMU & utilize services for a fee.

Source: TERI , 2012

Page 10: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid

DC distribution lines (voltage varies depending on distance) run along

rooftops from the battery bank to households over a short distance

to power lights, mobiles etc.

Solar DC micro grid Solar DC micro grid

Running time : 5-6 hours

Installation Cost: $ 65 – $ 80 per HH

Tariff: $ 2-3 per month, charged by the

operators

Barriers & SolutionsBarriers & Solutions

Technology Technology …………

TextTextTechnology

Finance

Delivery

Policy

�Untested products/Absence of performance benchmarking/ standards

�Generation not as per design –quality issues of solar panel

�Limited local technical capacity

�Battery technology still vulnerable (over drawl by most consumers)

Social

�Financial mechanisms are not in line with income level of poor HHs (the section w/o electricity access)

�Debt financing from banks difficult due to higher perceived financial & technology risks in rural setup

�Capital subsidy inadequate for ensuring long term sustainability

�Non flexibility in financial instruments

Finance Finance …………

Technology

Finance

Delivery

Social

Policy

�Absence of organized delivery model (e.g. involving DISCOMS)

� Inability to meet increased demand

� Lack of standard process and metrics for scaling up

�Last mile access for products and (spares) – missing link

�Social issues – tampering, non payment etc.

Institutions/delivery Institutions/delivery …………

Technology

Finance

Delivery

Social

Policy

�Dissemination suffers from uncertainty in political framework conditions

�Absence of clear regulation for off-grid sector

�Cross- subsidy in grid electrified villages – a deterrent for solar PV

�No clarity on LT grid connection, rules out grid as an anchor load

PolicyPolicy…………

Technology

Finance

Delivery

Social

Policy

Page 11: energypedia.info · Master Inverter and Battery charger Inverters Optional ... New Delhi Email: debajitp@teri.res.in Enabling Energy Supply for Low Income Markets through Mini-Grid

Key Lessons

For any model to be sustainable, scalable & socially acceptable

�Choice of technology – Size vs. Demand?

�Financing – Capital & Operational

�Electricity tariffs – Regulated or Negotiated

� Access to electricity is merit good

�Service delivery

� Management

� Community based or Private� Organized vs. Un-organized approach

� Community participation – What should be their role – Operator/Local Regulator/??

� Contrary to prescribed community based models, top-down approach/ organized structure seems to be working better

� Customer service – How do we define?

�Socio economic benefits –

� Productive applications – Is economic linkages essential for sustainability

� Strong govt. support and political will

Framework for Mini GridFramework for Mini Grid

Level 1- Basic needs

• Lighting

• Communication • Cooking • Heating

Level 2 - Productive uses

• Agriculture (water pumping, mechanized tilling etc.)

• Public health centres

• Education (Schools, tuition centres etc.)

• Street lighting

• Sewing, cottage industries • Grain grinding

Level 3- Modern society needs

• Modern domestic gadgets

and appliances for space cooling, heating etc.

• All productive applications for

24/7 usage • Transport

Small scale RETs

Ideal for isolated and vulnerable communities

Facilita te

Village-scale mini-grids Ideal for larger or more

developed villages

Facilita te

Mini-grids coupled the main grid

Ideal for cluster of

villages

Facilita te Creates the

market for mini-

grids

Could develop

into

Lifeline Productive Consumptive