Despite recent advances in the global electrification rates, increasing from 76% in 1990 to 85% in 2012, the United Nations goal of universal access to electricity by 2030 is still far from achieved, with an estimated 1.1 billion people still without access to electricity. Over half of these live in Sub-Saharan Africa, with a majority in rural areas and extreme poverty. Major challenges are inert with the current electrification path of centralized grid extension, leaving these people without power in decades to come. Microgrids, a decentralized power system consisting of solar power generation, energy storage and distribution technology, has been hailed as the only option to provide life improving and productivity inducing power for rural communities in Africa. However, despite recent hype and development in the sector, the diffusion of microgrids is still incremental due to a lack of viable large-scale operation, required for profitability. This is explained by targeting customers in remote rural areas with low ability to pay, and the task of delivering expensive technology and complex operations needed to manage and operate the grids. No industry blueprint or research on how to operate microgrids at scale or profitably exists. This thesis explores one blueprint, with the promise to increase profitability and allow for a more sustainable scaling. Local Capacity building is a decentralized approach by developing capacity directly in the local communities, through recruiting, skills development and training of people to be employed to operate and manage their local microgrids. The results consist of a framework outlining what local capacity building is, through research propositions that define the key components capturing the complete system of local capacity building is for scaling a microgrid business, along with the challenges and opportunities associated with scaling a business using local capacity building. It has been developed iteratively by application of an action research approach conducted on a small-scale Zambian Microgrid company facing radical growth. The researcher was immersed in the context, at the heart of this change, and in a participatory and interventionist fashion turning every stone to explore what local capacity building is, resulting in a robust study anchored in the field. Because of the contextually embedded nature of the data, this also means that the results are local. It is up to the reader to assess the applicability of the results in another context. The extensive results span multiple areas of the business, capturing the complexity of local capacity building, and contribute to knowledge on a holistic level on what local capacity building is. This blueprint was deemed viable to further develop in the small-scale Zambian microgrid company, specifically because of its potential to lower operating expenses and offer a more sustainable way to scale, and in extension diffuse microgrids in Africa. / Trots en positiv utveckling i tillgång till el globalt, ökandes från 76% år 1990, till 85% år 2012, så är Förenta Nationernas mål om universell tillgång till el till år 2030, långt ifrån att bli uppfyllt. 1.1 miljarder människor estimeras vara utan tillgång till el globalt, där över hälften av dessa bor i Sub-Saharanska Afrika, med majoriteten levandes på landsbygden och i extrem fattigdom. Stora utmaningar finns med innevarande elektrifierings strategin, som handlar om centraliserad elproduktion och distribution genom ett centralt elnät, detta kommer att lämna dessa människor utan el under lång tid framöver. Mikronät, ett decentraliserat energisystem, som kan producera och distribuera el, har lyfts fram som det bästa alternativet för att försörja livsförbättrande och produktivitetsökande elektricitet för samhällen på landsbygden i Afrika. Dock, trots nylig hype och utveckling i mikronät sektorn, så är spridningen av mikronät fortfarande inkrementell, beroende av en brist på genomförbarheten av att driva mikronät verksamheten i stor skala, vilket krävs för lönsamhet. Detta förklaras av den fundamentala utmaningen i att inrikta sig mot kunder i avlägsna områden, med en låg förmåga att betala, kombinerat med leveransen av dyr teknologi, och de komplex operativa strukturerna som krävs. Det finns ingen forskning eller blåkopia i industrin som visar hur man skulle kunna bedriva mikronäts verksamhets i stor skala, eller på ett lönsamt vis. Denna forskning undersöker en möjlig sådan blåkopia, med löftet att öka lönsamheten och möjliggöra en mer hållbar spridning. Utveckling av lokal kapacitet, är ett decentraliserat tillvägagångssätt för att utveckla kapacitet direkt i dessa avlägsna samhällen, genom rekrytering, färdighetsutveckling och utbildning av människor för att bli anställda för att sköta deras lokala mikronät. Resultaten i studien består av ett ramverk som visar vad utveckling av lokal kapacitet innebär, genom forskningsförslag som definierar vilka nyckelkomponenter som krävs för att skala upp en mikronäts verksamhet, tillsammans med utmaningar och möjligheter för att göra detta. Ramverket har utvecklats iterativt genom applicering av Action Research, utförd i ett småskaligt mikronät företag i Zambia som står inför en radikal expansion. Forskaren var fördjupad i företagskontexten, i hjärtat av förändringen, och på ett ingripande och deltagande sätt vänt på varenda sten för att utforska vad utveckling av lokal kapacitet är. Detta resulterade i en robust studie, förankrad i verkligheten. På grund av den kontextuellt inbäddade naturen av datan, så betyder detta även att resultaten är lokala. Det är upp till läsaren att bedöma till vilken grad resultaten kan appliceras i en annan kontext. De omfattande resultaten spänner över många olika områden i företaget, och lyckas fånga komplexiteten i vad utveckling av lokal kapacitet är. Blåkopian som utvecklades, bedömdes värdefull att utveckla vidare i företaget där studien gjorde, specifikt för dess potential att minska de operativa kostnaderna och erbjuda ett mer hållbart sätt att skala verksamheten, och i förlängningen, erbjuda ett mer hållbart sätt att sprida tillgång till el i Afrika.

Tesis por compendio / [EN] Energy services are crucial for eradicating poverty, improving human welfare and raising living standards. Thus, providing appropriate and reliable modern energy and sanitation services using secure and environmentally sound technologies, in conformity with socioeconomic needs and cultural values, is essential in the race for sustainable development. Autonomous systems based on the use of renewable energies (RE) have proven suitable for providing affordable, reliable, safe, and high-quality energy and sanitation services to isolated communities. Taking this into consideration, the objectives of this thesis are to investigate the contributions of the Human and Sustainable Development (HSD) approach to the analysis of RE projects in isolated rural areas in developing countries and understand how these projects to provide access to energy in impoverished rural areas should be developed according to the paradigm of HSD. Regarding the first objective, it is considered that, generally, these types of technology projects are designed, implemented and evaluated following strategies consistent with utilitarian approaches, focused on the generation of new resources. However, to analyze the impact of these projects on the lives of the people, in this thesis we use an approach that allows us to extend the analysis on several key dimensions of development that should be considered in the process of these projects. In particular, we have used the HSD approach, which considers that technological projects in rural areas should not only be aimed at increasing levels of access to affordable, reliable, secure and high quality energy, as well as improving the quality of the environment, including the immediate environment in homes, but also at strengthening the autonomy and empowerment of people, expanding their opportunities and freedoms. This approach has been used in six projects to provide access to energy in Andean communities in Peru, carried out by the NGO Practical Action, which consider only RE and community management models. To analyse these projects against the precepts of HSD approach, a special methodology has been designed, incorporating tools to collect data related to the context and individual conversion factors affecting people's capabilities, with particular emphasis on the gender component. Regarding the second objective, based on the results of the analyses, recommendations have been made to overcome barriers and difficulties identified for such projects to truly be catalysts of HSD. Additionally, a management model has been designed to handle any number of different technologies, considering the lessons learned from this research, which has been implemented in a project that includes 6 types of technologies simultaneously, and whose sustainability has proven satisfactory. / [ES] La energía es crucial para erradicar la pobreza, mejorar el bienestar y aumentar los estándares de vida de las personas. En este sentido, para lograr procesos de desarrollo es esencial dotar a la población de modernos servicios básicos energéticos, adecuados y fiables, utilizando tecnologías seguras y ecológicamente racionales, de conformidad con las necesidades socioeconómicas y los valores culturales. Para ello, los sistemas autónomos basados en el uso de las energías renovables (EERR) han demostrado ser adecuados para proporcionar servicios de energía y saneamiento en comunidades rurales aisladas. Tomando esto en consideración, los objetivos de esta tesis son investigar los aportes del enfoque de Desarrollo Humano Sostenible (DHS) al análisis de proyectos de EERR en zonas rurales aisladas de países en vías de desarrollo y entender cómo se deben desarrollar proyectos de EERR para el acceso a la energía en zonas rurales empobrecidas de acuerdo con el paradigma de DHS. En relación al primer objetivo, cabe considerar que, generalmente, este tipo de proyectos tecnológicos se han diseñado, implementado y evaluado siguiendo estrategias acordes con enfoques de cariz utilitarista, centrados en la generación de nuevos recursos. En cambio, para analizar el impacto de este tipo de proyectos en la vida de la personas, en esta tesis se promueve el uso de un enfoque que nos permita ampliar el análisis sobre varias dimensiones clave del desarrollo que deben ser consideradas en el proceso de estos proyectos. En particular, se ha utilizado el enfoque de DHS, según el cual los proyectos tecnológicos en las zonas rurales no sólo deben estar dirigidos a aumentar los niveles de acceso a una energía asequible, fiable, segura y de alta calidad, y a mejorar la calidad del medio ambiente, incluido el entorno inmediato en los hogares, sino también a fortalecer la autonomía y el empoderamiento de las personas, ampliando sus oportunidades y libertades. Este enfoque ha sido empleado en seis estudios de proyectos de acceso a la energía en comunidades rurales andinas del Perú, llevados a cabo por la ONG Practical Action, los cuales cuentan íntegramente con EERR y modelos de gestión comunitarios. Para realizar el análisis de estos proyectos en base a los preceptos del DHS se ha diseñado una metodología ad hoc, incorporando herramientas para obtener datos relativos al contexto y a los factores de conversión individual que afectan a las capacidades de las personas, haciendo especial hincapié a la componente de género. En relación al segundo objetivo, en base a los resultados de los análisis realizados, se han presentado una serie de recomendaciones con las que se pueden superar las barreras y dificultades identificadas para que este tipo de proyectos sean verdaderamente catalizadores del DHS. Además, se ha diseñado un modelo de gestión capaz de gestionar cualquier número de tecnologías distintas, considerando los aprendizajes adquiridos en las investigaciones anteriores, el cual ha sido puesto en práctica en un proyecto que incorpora 6 tipos de tecnologías simultáneamente, y cuya sostenibilidad ha demostrado ser satisfactoria. / [CA] L'energia és crucial per a eradicar la pobresa, millorar el benestar i augmentar els estàndards de vida de les persones. En aquest sentit, dotar la població de moderns serveis bàsics energètics, adequats i fiables, utilitzant tecnologies segures i ecològicament racionals, de conformitat amb les necessitats socioeconòmiques i els valors culturals, és essencial per aconseguir processos de desenvolupament. Per a això, els sistemes autònoms basats en l'ús de les energies renovables (EERR) han demostrat ser adequats per proporcionar serveis d'energia i sanejament en comunitats rurals aïllades. Prenent això en consideració, els objectius d'aquesta tesi són investigar les aportacions de l'enfocament de Desenvolupament Humà Sostenible (DHS) a l'anàlisi de projectes d'EERR en zones rurals aïllades de països en vies de desenvolupament i entendre com s'han de desenvolupar projectes d'EERR per a l'accés a l'energia en zones rurals empobrides d'acord amb el paradigma de DHS. En relació al primer objectiu, cal considerar que, generalment, aquest tipus de projectes tecnològics s'han dissenyat, implementat i avaluat seguint estratègies acords amb enfocaments de caire utilitarista, centrats en la generació de nous recursos. En canvi, per analitzar l'impacte d'aquest tipus de projectes en la vida de les persones, en aquesta tesi es promou l'ús d'un enfocament que ens permeta ampliar l'anàlisi sobre diverses dimensions clau del desenvolupament que han de ser considerades en el procés d'aquests projectes. En particular, s'ha utilitzat l'enfocament de DHS, segons el qual els projectes tecnològics a les zones rurals no només han d'estar dirigits a augmentar els nivells d'accés a una energia assequible, fiable, segura i d'alta qualitat, i a millorar la qualitat del medi ambient, inclòs l'entorn immediat a les llars, sinó també a enfortir l'autonomia i l'empoderament de les persones, ampliant les seves oportunitats i llibertats. Aquest enfocament ha estat emprat en sis estudis de projectes d'accés a l'energia en comunitats rurals andines del Perú, portats a terme per l'ONG Practical Action, els quals compten íntegrament amb EERR i models de gestió comunitaris. Per realitzar l'anàlisi d'aquests projectes en base als preceptes del DHS s'ha dissenyat una metodologia ad hoc, incorporant eines per obtenir dades relatives al context i als factors de conversió individual que afecten les capacitats de les persones, fent especial èmfasi a la component de gènere. En relació al segon objectiu, en base als resultats de les anàlisis realitzades, s'han presentat un seguit de recomanacions amb les que es poden superar les barreres i dificultats identificades perquè aquest tipus de projectes siguen veritablement catalitzadors del DHS. A més, s'ha dissenyat un model de gestió capaç de gestionar qualsevol nombre de tecnologies diferents, considerant els aprenentatges adquirits en les investigacions anteriors, el qual ha estat posat en pràctica en un projecte que incorpora 6 tipus de tecnologies simultàniament, i la sostenibilitat del qual ha demostrat ser satisfactòria. / Lillo Rodrigo, P. (2016). Acceso a la energía para el Desarrollo Humano Sostenible. Análisis de proyectos con Energías Renovables y modelos de gestión comunitarios en zonas rurales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/68479 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

This diploma thesis deals with photovoltaic rechargable regulators used in isolated, or off-grid photovoltaic systems. First, basic types of off-grid installations, including their functions and applications in practice are described. Then, possibilities of electric energy accumulation in photovoltaic systems are mentioned, considering actual, accesible technologies. Matters of electric energy accumulation in leaden accumulators are examined in detail. Main part of the diploma thesis is about electronic designs of photovoltaic, also called solar, rechargable regulators. These are the main connecting part between photovoltaic panels, accumulator, but also often connected charge, which is appliance. Individual electronic regulators concepts are described narrowly, then compared and evaluated in thesis´ conclusion.

Basic of this Diploma thesis is Civil construction in Kostelec nad Orlici, which is in a part of city, where is planning off-grid community housing. Part of off-grid community housing is considered a partially sistainable civil construction, serving both for cultural use through the club, for commercial purposes such as various salons (hairdresser, massage or shop), as well as for sports activities with the possibility of small refreshments, such as bouldering, climbing wall and exercise hall. Four sustainable (off-grid) familly houses, which aren´t the subject of this thesis, are considered. Object SO01 – Civil construction is designed as a partially basement, two floors. The shape of the object is designed as several blocks with different height levels. From a material point of view it is a wooden building from the system of large-format laminated wood panels (CLT). The basement is designed with a waterproof reinforced concrete so-called white tub and prefabricated ceiling panels SPIROLL. A facade is made of wooden cladding, cement-fiber boards or thin-layer silicone plaster. A roof of the object is partially flat (vegetation and walkable) and a shed roof with a slope of 5°. A dance hall and the rest of the club + exit is located in the basement. A sanitary facilities, a technical room and a main entry with reception is also located in the basement. Right in the middle of the building is a climbing wall that runs across all floors. To the right of the climbing wall is a shop, exercise hall and staircase. To the left side are a sanitary facilities, a boulder (low climbing wall) and separate staircase for a office space on the 2nd floor. Behind the climbing wall is a bistro with entry for a terrace and entry for the club. There are some establishments like a hairdresser, a cosmetic salon, a tattoo salon and a massage salon on the 2nd floor. There are an entrance to a terrace above the bistro and a staircase to an attic and to second terrace as well on the 2nd floo

Oblast problémů, ze kterých konkrétní téma projektu vychází, zahrnuje současnou globální transformaci zdrojů energie a jejich dodávek se zvláštní pozorností na obnovitelné zdroje energie. Důraz je kladen zejména na hodnoty jež přináší produkt určený k užívání ve veřejných prostorách. Autorovým zadáním bylo navrhnout osvětlovací jednotku nezávislou na vnějším zdroji napájení. Cílem návrhu je přehodnotit způsob, jakým jsou dnes technologie využívání sluneční a větrné energie běžně používány, a navrhnout řešení přinášející nové vlastnosti a užitné hodnoty pro přímého uživatele i celou společnost. Autor přináší návrh produktu jenž je reakcí na současné globální hrozby a příležitosti. Výsledkem projektu je návrh pouliční lampy kombinující fotovoltaický článek a větrnou turbínu s cílem získat elektrickou energii jež je dočasně akumulována a následně dodávána svítidlu. V návrhu je kladen důraz na požadavky ergonomie a estetickou hodnotu produktu. Navržené řešení znamená finanční přínos z hlediska šetření neobnovitelnými zdroji energie a případnými finančními výhodami pro investora plynoucími z provozování veřejného osvětlení. Pouliční lampa nezávislá na vnějším zdroji napájení má navíc menší negativní dopad na životní prostředí a představuje technologie využívání větrné a solární energie v přívětivé a nerušivé podobě.