Cuba has vast natural resources for domestic renewable energy generation, but their energy mix is heavily dominated by fossil fuels. This contributes to a high dependence on expensive oil imports and has led to significant generation shortfalls, which in turn has resulted in extensive power outages and serious fuel crises. Additionally, large amounts of CO2 emissions are generated from power generation based on oil or gas. George Washington is a small industrial town in the Villa Clara province in Cuba that frequently experiences these problems. It holds a rum factory, a sugar mill, and a small residential area containing 710 households. The implementation of a microgrid utilizing the available solar, wind, and biomass potential could work to simultaneously reduce the town's dependence on energy imports, increase the renewable electricity share, and increase self-sufficiency of the electricity demand, enabling the industries and residential area to access energy services even when the national grid is not delivering power. By examining different potential microgrid configurations in HOMER Pro, an optimal system was decided based on cost parameters such as CAPEX and NPV, the self-sufficiency share of the electricity consumed, and the available potential to utilize domestic natural resources as well as the available workforce able to operate such a system. Because of Cuba's difficulties in accessing investment capital, a low CAPEX, high self-sufficiency index, and a high NPV was considered the best possible system. The scenario that best correlated with this outcome was the Middle Road scenario. By considering the area limiations of George Washington, one model run of the Middle Road scenario produced a system with additional solar PV (2.9 MW) and wind capacity (9.2 MW) paired with the already existing 6 MW of bagasse-fired CHP capacity in the sugar mill and 688 kW of solar PV capacity. It had a low investment cost of $34 million USD, a high NPV at $112 million USD, and a self-sufficiency index at 91.33%. Another model run of the Middle Road scenario that didn't take avaliable area into consideration produced a microgrid with an additional 43.1 MW of wind capacity. This model run had an NPV of $292 million USD, an investment cost of $79 million USD, and a self-sufficiency index of 94%. By implementing more capacity than this in the 100% Self-sufficient scenario, the self-sufficiency index reached a maximum of 100%, but had a lower NPV at $282 million USD, and a much higher investment cost of $1.324 billion USD. These scenarios only used biomass, solar, or wind energy for microgrid electricity generation, and therefore only consumed fossil fuels when importing electricity from the grid. / Kuba har en stor mängd naturliga resurser för att generera förnybar energi, men deras energimix idag domineras av fossilt bränsle. Landet är beroende av att importera dyr olja, vilket bidrar till en otillräcklig inhemsk energiproduktion samt många timmars strömavbrott och svåra bränslebrister. Stora mängder CO2-utsläpp genereras även när olja eller gas används för kraftproduktion. George Washington är en liten industriell by som ligger i provinsen Villa Clara, i Kuba, och som ofta får erfara dessa problem. I byn finns det en romfabrik, en sockerkvarn och ett litet bostadsområde som består av 710 hem. Installationen av ett microgrid som utnyttjar lokal solenergi, vindenergi samt biomassa kan minska byns beroende av importerad energi, öka andelen förnybar energi samt öka självförsörjningen av elbehovet. Ett sådant microgrid skulle möjliggöra byns tillgång till viktiga energitjänster även när det nationella nätverket inte har möjlighet att leverera elektricitet. Genom att undersöka flera olika microgridkonfigurationer i mjukvaruverktyget HOMER Pro valdes ett optimalt system baserat på parametrarna CAPEX, NPV, självförsörjningsgraden av den konsumerade elektriciteten, potentialen att använda sig av de lokala naturresurserna samt tillgängligheten av arbetskraft för att kunna driva ett sådant nätverkssystem. På grund av de begränsade tillgångarna till investeringskapital i Kuba så blev ett lågt CAPEX, hög självförsörjning samt ett högt NPV viktiga parametrar för att utse det bästa möjliga systemet. Det scenario som genererade system som bäst stämde överens med dessa egenskaper är Middle Road-scenariot. För att undersöka potentialen hos systemet och samtidigt ta hänsyn till den begränsade landtillgången i George Washingtons närområde så kördes en av systemsimuleringarna av Middle Road-scenariot med en areabegränsning i HOMER Pro. Detta resulterade i ett system med ytterligare 2.9 MW kapacitet från solpaneler, 9.2 MW vindkraft tillsammans med de redan existerande 6 MW av bagasse-drivna turbiner i sockerkvarnen samt de 688 kW av solpaneler som är installerade på romfabrikens tak. Systemet har en investeringskostnad (CAPEX) på $34 miljoner USD, ett högt NPV på $112 miljoner USD och ett självförsörjningsindex på 91.33%. När systemsimuleringen av Middle Road inte tog hänsyn till tillgänglig landyta så blev resultatet att det bästa systemet hade ytterligare 43.1 MW av vindkraft. Detta system har ett NPV på $292 miljoner USD, en investeringskostnad på $79 miljoner USD och ett självförsörjningsindex på 94%. Genom att implementera en högre kapacitet i 100% Self-sufficient-scenariot så blev resultatet ett självförsörjandeindex på 100%, men samtidigt ett lägre NPV på $282 miljoner USD och en mycket högre investeringskostnad på $1.324 miljarder USD. I dessa scenarion så används biomassa, solenergi samt vindenergi för generering av elektricitet i microgridet och konsumtion av fossilt bränsle sker endast när elektricitet importeras från det nationella elnätverket.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-335239 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Fröjdh, Mimmi, Sjöberg, Sofia |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2023:351 |
Page generated in 0.0027 seconds