Energy Production Analysis and Optimization of Mini-Grid in Remote Areas: The Case Study of Habaswein, Kenya

Rural electrification in remote areas of developing countries has several challenges which hinder energy access to the population. For instance, the extension of the national grid to provide electricity in these areas is largely not viable. The Kenyan Government has put a target to achieve universal energy access by the year 2020. To realize this objective, the focus of the program is being shifted to establishing off-grid power stations in rural areas. Among rural areas to be electrified is Habaswein, which is a settlement in Kenya’s northeastern region without connection to the national power grid, and where Kenya Power installed a stand-alone hybrid mini-grid. Based on field observations, power generation data analysis, evaluation of the potential energy resources and simulations, this research intends to evaluate the performance of the Habaswein mini-grid and optimize the existing hybrid generation system to enhance its reliability and reduce the operation costs. The result will be a suggestion of how Kenyan rural areas could be sustainably electrified by using renewable energy based off-grid power stations. It will contribute to bridge the current research gap in this area, and it will be a vital tool to researchers, implementers and the policy makers in energy sector

Utilizing Highway Rest Areas for Electric Vehicle Charging: Economics and Impacts on Renewable Energy Penetration in California

California policy is incentivizing rapid adoption of zero emission electric vehicles for light-duty and freight applications. This project explored how locating charging facilities at California’s highway rest stops might impact electricity demand, grid operation, and integration of renewables like solar and wind into California’s energy mix. Assuming a growing population of electric vehicles to meet state goals, state-wide growth of electricity demand was estimated, and the most attractive rest stop locations for siting chargers identified. Using a California-specific electricity dispatch model developed at UC Davis, the project estimated how charging vehicles at these stations would impact renewable energy curtailment in California. It estimated the impacts of charging infrastructures on California’s electricity system and how they can be utilized to decrease the duck curve effect resulting from a large amount of solar energy penetration by 2050.View the NCST Project Webpag

FTT:Power : A global model of the power sector with induced technological change and natural resource depletion

This work introduces a model of Future Technology Transformations for the power sector (FTT:Power), a representation of global power systems based on market competition, induced technological change (ITC) and natural resource use and depletion. It is the first component of a family of sectoral bottom-up models of future technology transformations, designed to be integrated into the global macroeconometric model E3MG. ITC occurs as a result of technological learning as given by cumulative investment and leads to highly nonlinear, irreversible and path dependent technological transitions. The model makes use of a dynamic coupled set of logistic differential equations. As opposed to traditional bottom-up energy models based on systems optimisation, logistic equations offer an appropriate treatment of the times and rates of change involved in sectoral technology transformations. Resource use and depletion are represented by local cost-supply curves, which give rise to different regional energy landscapes. The model is explored using two simple scenarios, a baseline and a mitigation case where the price of carbon is gradually increased. While a constant price of carbon leads to a stagnant system, mitigation produces successive technology transitions leading towards the gradual decarbonisation of the global power sector.This work was supported by the Three Guineas TrustSubmitted for publication to Energy Polic

Wave Energy: a Pacific Perspective

This is the author's peer-reviewed final manuscript, as accepted by the publisher. The published article is copyrighted by The Royal Society and can be found at: http://rsta.royalsocietypublishing.org/.This paper illustrates the status of wave energy development in Pacific Rim countries by characterizing the available resource and introducing the region‟s current and potential future leaders in wave energy converter development. It also describes the existing licensing and permitting process as well as potential environmental concerns. Capabilities of Pacific Ocean testing facilities are described in addition to the region‟s vision of the future of wave energy

Overview of technologies for constructing the facilities at the Dniester pumped storage power station

Purpose. Perform an overview of the construction technologies and substantiate the effectiveness of the Ukrainian experience in building a pumped storage power station (PSPS) on the Dniester River in difficult engineering-geological conditions with the construction of large underground structures, including mine shafts and hydraulic engineering tunnels. Methods. In the work, the main technological methods have been studied and analysed of hydraulic engineering construction of complex large underground structures in the rocks with medium hardness according to M.M. Protodiakonov scale using a special method of a well lowering and a combined method of drilling and blasting operations during mine workings drivage, which is based on the slow and short-delay blasting. The anchors calculation, when driving the water sup-ply conduits, has been made from the condition of suspending the block of disturbed rock, the thickness of which was taken equal to the roof arch height according to M.M. Protodiakonov. The parameters of the sprayed plaster base concrete have also been calculated according to V.M. Mostkov theory. Findings. The analysis of the current state of research, theoretical positions and world practice of construction of PSPS has been made, which testifies the high potential of this type of energy facilities. The efficiency of the underground hydraulic engineering construction of the Dniester Station has been substantiated. The results are presented of a complex application of mining and construction methods, as well as processing equipment for the construction of horizontal and tailrace conduits, drainage adits and vertical mines for hydraulic units in difficult engineering and geological conditions. As a result of performed analytical studies, the combined method of constructing the anchor support of sprayed plaster base concrete, when driving the water supply conduits, which is the most rational for engineering and geological conditions of increased complexity, has been substantiated. Originality. The efficiency of the lowering well method in a thixotropic jacket when constructing in the soft soils has been determined under the conditions of building a PSPS on the Dniester River. The step-by-step combined method of constructing the anchor support of sprayed plaster base concrete, when driving the water supply conduits has been substantiated. Practical implications. The most rational ways of conducting a range of mining-construction works have been substantiated and implemented, allowing to construct a complex pumped storage facility with a capacity of over 2.0 million kilowatts, ensuring a significant increase in the power supply capacity of the West Ukraine region.Мета. Виконати огляд технологій спорудження й виявити ефективність українського досвіду будівництва гідроакумулюючої електростанції на р. Дністер у складних інженерно-геологічних умовах зі зведенням великих підземних об’єктів, включаючи шахтні стовбури та гідротехнічні тунелі. Методика. В роботі розглянуті та проаналізовані основні технологічні способи гідротехнічного будівництва складних великих підземних споруд у скальних породах середньої міцності за шкалою М.М. Протод’яконова із застосуванням спеціального способу опускного колодязя й комбінованого способу ведення буропідривних робіт при проходці гірничих виробок на основі уповільненого і короткоуповільненого підривання. Розрахунок анкерів при проходці водоводів виконувався з умови підвішування блоку порушеної породи, товщина якого приймалася рівною висоті склепіння обвалення за М.М. Протод’яконовим. Розрахунок параметрів набризгбетону проводився також за теорією В.М. Мосткова. Результати. Виконано аналіз сучасного стану досліджень, теоретичних положень і світової практики будівництва гідроакумулюючих станцій, що свідчить про високий потенціал даного виду енергетичних об’єктів. Обґрунтовано ефективність підземного гідротехнічного будівництва Дністровської станції. Представлені результати застосування комплексу гірничопрохідницьких і будівельних методів та технологічного обладнання для спорудження горизонтальних і відвідних водоводів, дренажних штолень та вертикальних шахт для гідроагрегатів у складних інженерно-геологічних умовах. В результаті виконаних аналітичних досліджень обґрунтова- ний комбінований метод створення анкерного набризгбетонного кріплення при проходці водоводів, що є най- більш раціональним для інженерно-геологічних умов підвищеної складності. Наукова новизна. Для умов будівництва гідроакумулюючої електростанції на р. Дністер визначено ефективність методу опускного колодязя в тиксотропної сорочці при будівництві в слабких ґрунтах. Обґрунтовано поетапний комбінований метод створення анкерного й набризгбетонного кріплення при проходці водоводів. Практична значимість. Обґрунтовано й впроваджено найбільш раціональні способи ведення комплексу гірничобудівельних робіт, що дозволяють здійснювати будівництво складного гідроакумулюючого об’єкта потужністю понад 2.0 млнкіловат, що забезпечує суттєве підвищення енергоозброєності західного регіону України.Цель. Выполнить обзор технологий сооружения и выявить эффективность украинского опыта строительства гидроаккумулирующей электростанции на р. Днестр в сложных инженерно-геологических условиях с воз- ведением крупных подземных объектов, включая шахтные стволы и гидротехнические тоннели. Методика. В работе рассмотрены и проанализированы основные технологические способы гидротехнического строительства сложных крупных подземных сооружений в скальных породах средней крепости по шкале М.М. Протодьяконова с применением специального способа опускного колодца и комбинированного способа ведения буровзрывных работ при проходке горных выработок на основе замедленного и короткозамедленного взрывания. Расчет анкеров при проходке водоводов выполнялся из условия подвешивания блока нарушенной породы, толщина которого принималась равной высоте свода обрушения по М.М. Протодьяконову. Расчет параметров набрызгбетона производился также по теории В.М. Мосткова. Результаты. Выполнен анализ современного состояния исследований, теоретических положений и мировой практики строительства гидроаккумулирующих станций, свидетельствующий о высоком потенциале данного вида энергетических объектов. Обоснована эффективность подземного гидротехнического строительства Днестровской станции. Представлены результаты применения комплекса горнопроходческих и строительных методов и технологического оборудования для сооружения горизонтальных и отводящих водоводов, дренажных штолен и вертикальных шахт для гидроагрегатов в сложных инженерно-геологических условиях. В результате выполненных аналитических исследований обоснован комбинированный метод создания анкерной набрызгбетонной крепи при проходке водоводов, являющийся наиболее рациональным для инженерно-геологических условий повышенной сложности. Научная новизна. Для условий строительства гидроаккумулирующей электростанции на р. Днестр определена эффективность метода опускного колодца в тиксотропной рубашке при строительстве в слабых грунтах. Обоснован поэтапный комбинированный метод создания анкерной и набрызгбетонной крепей при проходке водоводов. Практическая значимость. Обоснованы и внедрены наиболее рациональные способы ведения комплекса горностроительных работ, позволяющие осуществлять строительство сложного гидроаккумулирующего объекта мощностью более 2.0 млн киловатт и обеспечивающего существенное повышение энерговооруженности западного региона Украины.The authors express their gratitude to Viacheslav Korytskyi, Deputy Chief Engineer of the Tunnel Construction Department No.7, PJSC “Kyivmetrobud”, for advisory support and provided drawings

Can Power from Space Compete?

Satellite solar power (SSP) has been suggested as an alternative to terrestrial energy resources for electricity generation. In this study, we consider the market for electricity from the present to 2020, roughly the year when many experts expect SSP to be technically achievable. We identify several key challenges for SSP in competing with conventional electricity generation in developed and developing countries, discuss the role of market and economic analysis as technical development of SSP continues during the coming years, and suggest future research directions to improve understanding of the potential economic viability of SSP.