Multispecies Swarm Electrification for Rural Areas of the Developing World

Today, 992 million people still do not have access to electricity globally. Most live in rural areas of the developing world. In 2018, the electrification rate for sub-Saharan Africa was only 27%. Furthermore, off-grid systems are projected to provide 65% of the newly electrified population in sub-Saharan Africa. Current estimations show that the average connection cost per technology in rural areas of sub-Saharan Africa is 2000–3000 USD for grid extension, 500–1200 USD for a microgrid solution, and 150–500 USD for a solar home system. The most recent studies for real-world microgrids installed in sub-Saharan Africa show that the average split of capital expenditure (CAPEX) spending on distribution versus generation in microgrids is at 50%/50%. This is the result of the significant cost reduction of photovoltaics, batteries, and power electronics, in comparison with the practically stable unchanged cost of poles and cables. Even if the business model is chosen by the investor—usually a pay-as-you-go implementation—there is still the difficult decision to make on whether to go for a microgrid or solar home systems. Taking inspiration from multispecies swarms, a Multispecies Swarm Electrification approach is developed that is able to meet the real-world needs of the developing world in terms of rural electrification

Microgrids for Productive Uses of Energy in the Developing World and Blockchain: A Promising Future

Currently, 1.06 billion people still do not have access to electricity, with the majority living in rural areas around the world[...

Is Small Scale Desalination Coupled with Renewable Energy a Cost-Effective Solution?

Water and energy are two of the most important inputs for a community to thrive. While water is dominant on earth, only 2.5% of the water is fresh water and over 98% of that water is either ground water or locked up in glaciers and ice caps. Therefore, only about 1.2% of all the freshwater is surface water which is able to meet human needs. About 2 billion people currently do not have sufficient access to fresh water. One of the solutions deployed in the last decades for island and coastal areas has been desalination. Desalination of seawater and brackish groundwater is commercially available and still a fast-advancing technology. The decreasing cost of renewable energy coupled with strategies based on renewables for powering populations without access to electricity and policies for complete decarbonization of the economy such as the European Green Deal make the combination of renewables and desalination a really interesting approach. This paper investigates combinations of small-scale RO desalination systems which are able to produce up to a few thousand m3 of desalinated water per day coupled with photovoltaic (PV) and wind energy systems, both in grid-connected, as well as in autonomous scenarios. The results show that RO desalination coupled with renewables can address cost-effectively the current issues in terms of water scarcity, while minimizing the environmental footprint of the process. In this paper, it has been showcased that desalination powered by renewables can be deployed in practically any location on earth having access to sea or a brackish water source. The results show that even for grid-connected systems it is more cost-effective and profitable to include a renewable energy system to power the plant, apart from the corresponding environmental benefits

Harmonizing the Electricity Markets in Africa: An Overview of the Continental Policy and Institutional Framework towards the African Single Electricity Market

Africa is a huge continent with an area equal to 30,244,049 km2 and a population of over 1.3 bn. According to the World Energy Outlook 2021, the electrification rate for Sub-Saharan Africa is at 79% for urban areas and only 28% for the rural areas. Given the low electricity infrastructure in Africa in production, transmission and distribution as well as the very low access in rural areas, it is understood that coordinated activities must take place for both on-grid and off-grid electrification activities, if the targets set for 2030 are to be met. This paper aims to present the challenges faced in the harmonization of the electricity markets in Africa due to the complexities of political continental integration, as well as continental economic integration, by performing a review of the progress made so far. It is one of the few efforts that have aimed to present in a single document the institutional framework of the electricity sector in Africa, and how these institutions collaborate in order to form and deploy policies at the continental and regional levels, affecting ultimately the deployment of policies at the national level. It also presents the current status of the continental electricity market policy framework activities towards the achievement of the 2030 goals in line with Agenda 2063, and the crucial role the African Single Electricity Market (AfSEM) is set to play. Finally, it provides lessons learnt and recommendations on facilitating the way forward in terms of the institutional actors’ collaboration, both for Africa and globally, in terms of developing regional energy markets

Microgrids for Productive Uses of Energy in the Developing World and Blockchain: A Promising Future

Currently, 1.06 billion people still do not have access to electricity, with the majority living in rural areas around the world[...

Αυτόνομα έξυπνα μικροδίκτυα πολυπαραγωγής βασισμένα σε τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και βελτιστοποιημένα με τεχνικές υπολογιστικής νοημοσύνης

The novel concept of autonomous polygeneration smartgrids was proposed,investigated and validated in this thesis. A microgrid topology is chosen, since itcan allow distributed generation in a larger geographical area. The products of thissmartgrid include power, potable water through desalination, hydrogen as fuel fortransportation and space heating and cooling. Renewable energy technologies suchas photovoltaics and wind turbines are the primary power producers. A reverseosmosis desalination unit equipped with energy recovery produces potable water.Hydrogen is mainly used as fuel for transportation. High efficiency heat pumps areconsidered for space heating and cooling. Available hardware for such systemsalready exists in the market and can be interconnected in such a way that allows theformation of the polygeneration microgrid. A simulation platform was createdusing the software packages TRNSYS, GenOpt, Matlab and TRNOPT. New routinesfor the simulation of the various components of the microgrid were written. For thesizing of the microgrid for specific needs and geographical location an approachbased on particle swarm optimization was used. Three different EnergyManagement Systems (EMS) were developed and compared. The first is a simpleEMS that turns on or off the fuel cell, the electrolyzer and the desalination unit. Inorder to allow part load operation soft computing approaches were implemented.The second EMS was based on Fuzzy Logic and the third on a combined Petri Net– Fuzzy Cognitive Maps approach. A methodology was created in order to be ableto optimize at the same time the operational parameters of the EMS and the sizes ofthe various devices when designing a microgrid. Part load operation proved to beessential since it can decrease the sizes of the various components of the microgridconsiderably. A Demand Side Management (DMS) system based on a multi-agentsystem was developed and validated through simulation. The DMS gives theintelligence to the microgrid to operate in occasions beyond the loads limits thatwere used when designing it. Without DSM the various devices would operateoutside of specifications and in the end the microgrid would collapse. The DSM canprotect the system in such occasions, minimize the power deficit and at the sametime guaranty the maximum utilization of the available devices. Finally the Autonomous Polygeneration Smartgrid topology was investigated economicallyand proved to be a profitable investment even with current prices.Στην αυγή του 21ου αιώνα υπάρχουν ακόμη πολλές περιοχές στον κόσμοχωρίς πρόσβαση σε δίκτυο ηλεκτροδότησης. Αυτό δεν παρατηρείται μόνο σεπεριοχές του αναπτυσσόμενου κόσμου, αλλά και σε περιοχές της υπαίθρου χωρώνόπως ο Καναδάς και η Ρωσία. Σε αυτές τις περιοχές το πρόβλημα τηςηλεκτροδότησης αντιμετωπίζεται με τη χρήση υβριδικών ενεργειακών συστημάτωνπου συνήθως περιλαμβάνουν ένα συνδυασμό τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγώνενέργειας (όπως φωτοβολταϊκά και ανεμογεννήτριες), ηλεκτρογεννήτριεςπετρελαίου και συσσωρευτές. Η χρήση αυτής της τοπολογίας έχει πολλάμειονεκτήματα όπως η περιορισμένη περιοχή που μπορεί να καλύψει το σύστημα,η κεντρική χωροθέτηση των παραγωγών ενέργειας και η χρήση ηλεκτρογεννητριώνπου χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα, επιβαρύνοντας το περιβάλλον και την ίδιαστιγμή αυξάνουν σημαντικά το κόστος λειτουργίας και συντήρησης αυτών τωνσυστημάτων. Τα μικροδίκτυα που βασίζονται σε κατανεμημένη παραγωγή ισχύοςμε τη χρήση τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών αναδεικνύονται στην πιο εξελιγμένητεχνολογικά και βιώσιμη λύση για τις περιοχές αυτές.Την ίδια στιγμή πολλές περιοχές παγκόσμια αντιμετωπίζουν πρόβλημαδιαθεσιμότητας πόσιμου νερού. Σε πολλές περιπτώσεις ακόμη και όταν υπάρχειδιαθέσιμο νερό, μπορεί να μην είναι πόσιμο λόγω αλατότητας ή παρουσίαςβιολογικών ρυπαντών. Συστήματα αφαλάτωσης έχουν αναδειχθεί σαν ένας τρόποςαντιμετώπισης αυτού του προβλήματος. Η αφαλάτωση με τη χρήση τεχνολογίαςαντίστροφης ώσμωσης συνδυασμένη με ανανεώσιμες μπορεί να παράξει νερόυψηλής ποιότητας με βιώσιμο και περιβαλλοντικά φιλικό τρόπο. Η επί τόπουπαραγωγή καυσίμου για μετακινήσεις είναι μια καινοτόμος ιδέα που μπορεί νααυξήσει την ενεργειακή αυτονομία απομονωμένων περιοχών της υπαίθρου. Τέλος,στις ημέρες μας, υπάρχουν διαθέσιμες στην αγορά ηλεκτρικές συσκευές πολύχαμηλής ηλεκτρικής κατανάλωσης. Μεγάλης ενεργειακής αποδοτικότητας ψυγείακαι καταψύκτες και λαμπτήρες τεχνολογίας LED μπορούν να μειώσουν σημαντικάτην ενεργειακή κατανάλωση των κατοικιών. Η ψύξη και θέρμανση χώρου μπορείνα καλυφθεί αποδοτικά με τη χρήση αντλιών θερμότητας αέρα-αέρα. Συσκευές πουείναι σήμερα εμπορικά διαθέσιμες παρουσιάζουν COP μεγαλύτερο του 5. Η γενική ιδέα αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η κάλυψη σεαπομακρυσμένες περιοχές της υπαίθρου όλων των απαραίτητων προϋποθέσεων γιαδιαβίωση και ευημερία με ένα βιώσιμο, φιλικό προς το περιβάλλον και αυτόνομοτρόπο. Εκτός από την τροφή που μπορεί να παραχθεί αποκλειστικά από τηγεωργία, όλες οι υπόλοιπες ανάγκες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε ανάγκεςπου καλύπτονται μέσω ηλεκτρικών συσκευών, σε διαθεσιμότητα πόσιμου νερού, σεδιαθεσιμότητα καυσίμου για μεταφορές και σε ψύξη και θέρμανση των κατοικιών.Τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας επιλέγονται σαν τους βασικούςπαραγωγούς ηλεκτρικής ισχύος σε μια τοπολογία μικροδικτύου που επιτρέπει τηνκατανεμημένη παραγωγή σε μια μεγάλη γεωγραφικά έκταση. Η αφαλάτωση νερούμέσω αντίστροφης ώσμωσης συνδυασμένη με διατάξεις ανάκτησης ενέργειαςεπιλέγεται ως ο παραγωγός πόσιμου νερού. Το υδρογόνο επιλέγεται ως καύσιμο γιατις μεταφορές μιας και μπορεί να παραχθεί επί τόπου με τη χρήση ηλεκτρικήςισχύος και νερού. Τέλος η θέρμανση και η ψύξη των κατοικιών αποφασίστηκε νακαλυφθεί με τη χρήση υψηλής ενεργειακής αποδοτικότητας αντλιών θερμότηταςαέρα-αέρα. Αυτό το μικροδίκτυο πρέπει να είναι αυτόνομο και να παράγειπολλαπλά προϊόντα.Μετά την μορφοποίηση της ιδέας διερευνήθηκε η δυνατότητα υλοποίησης απότεχνική σκοπιά μέσω ενός πιλοτικού αυτόνομου μικροδίκτυο που εγκαταστάθηκεστους χώρους του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών. Η εμπορικά διαθέσιμητοπολογία “Sunny Island©” που βασίζεται σε αναστροφείς της εταιρίας SMAεπιλέχθηκε σαν την βάση του πιλοτικού μικροδικτύου.Για να μπορέσει αυτή η τοπολογία να γίνει λειτουργική έγινε κατανοητό πωςέπρεπε να αναπτυχθεί ευφυής εποπτικός διαχειριστής. Επίσης λόγω της ευελιξίαςκαι της διαμόρφωσης με συναρτησιακά στοιχεία του μικροδικτύου έπρεπε νααναπτυχθεί ένα εργαλείο σχεδιασμού και διαστασιολόγησης, γιατί οι ανάγκες καιτο δυναμικό των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μεταβάλλεται σε διάφορεςπεριοχές της γης σημαντικά. Μια πλατφόρμα προσομοίωσης σχεδιάστηκε καιυλοποιήθηκε με διπλή στόχευση· από τη μία να αποτελέσει την πλατφόρμαανάπτυξης του συστήματος ευφυούς εποπτικής διαχείρισης και από την άλλη ναχρησιμοποιηθεί ως εργαλείο διαστασιολόγησης των συσκευών που απαρτίζουν το μικροδίκτυο. Τα εμπορικά λογισμικά πακέτα TRNSYS, Matlab, GenOpt καιTRNOPT συνδυάστηκαν σε μια ενιαία πλατφόρμα. Νέες ρουτίνες γράφηκαν μεσκοπό την προσομοίωση όλων των νέων συσκευών που δεν υπήρχαν διαθέσιμες στιςβιβλιοθήκες των λογισμικών πακέτων. Υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις στο πώς ναγράψεις κώδικα που προσομοιώνει μια συσκευή (πχ. χρησιμοποιώντας εμπειρικέςή ημιεμπειρικές σχέσεις, χρησιμοποιώντας θεωρητικές εξισώσεις και ισοζύγια κλπ.).Μιας και αυτή η πλατφόρμα θα αποτελέσει στο μέλλον το εργαλείο σχεδιασμού καιδιαστασιολόγησης τέτοιων μικροδικτύων, αποφασίστηκε ότι ο κώδικας έπρεπε νααπαιτεί τα ελάχιστα δυνατά δεδομένα από τους κατασκευαστές των συσκευών, μεσκοπό την εύκολη ενσωμάτωση συσκευών διαθέσιμων σε κάθε περιοχή του κόσμου.Οι καινούργιες ρουτίνες χρησιμοποιούν δεδομένα των κατασκευαστών όπωςκαμπύλες βαθμού απόδοσης με στόχο την προσομοίωση της λειτουργίας τωνδιάφορων συσκευών. Η βελτιστοποίηση βασισμένη στη θεωρία σμηνών (ParticleSwarm Optimization) χρησιμοποιήθηκε για την διαστασιολόγηση των διαφόρωνσυσκευών. Αυτή η προσέγγιση αποφασίστηκε κυρίως λόγω της μεγάληςπολυπλοκότητας του συστήματος, το οποίο περιλαμβάνει τρεις διατάξειςαποθήκευσης ενέργειας (ηλεκτρική ισχύ στο συσσωρευτή, πόσιμο νερό στηδεξαμενή αποθήκευσης του πόσιμου νερού και υδρογόνο στο δοχείο τωνμεταλλικών υδριδίων) και η διαστασιολόγηση της κάθε συσκευής συσχετίζεταιάμεσα με τα μεγέθη των υπολοίπων.Το πρώτο σύστημα διαχείρισης της ενέργειας που σχεδιάστηκε ήταν πολύαπλό και στην πράξη ενεργοποιούσε ή απενεργοποιούσε τη μονάδα ηλεκτρόλυσης,τη μονάδα αφαλάτωσης και την κυψέλη καυσίμου, που όλες λειτουργούσαν στοσημείο ονομαστικής λειτουργίας. Το επόμενο βήμα περιλάμβανε τη μελέτηλειτουργίας των συσκευών σε μερικό φορτίο. Χρησιμοποιήθηκε η Ασαφής Λογική(Fuzzy Logic) και ένα νέο σύστημα διαχείρισης σχεδιάστηκε. Οι παράμετροι τουδιαχειριστή βασισμένου στην ασαφή λογική βελτιστοποιήθηκαν διαισθητικά βάσητης εμπειρίας που είχε συσσωρευτεί πάνω στην τοπολογία. Μια αυτοματοποιημένηβελτιστοποίηση των παραμέτρων αυτών μπορεί θεωρητικά να επιτευχθεί, αλλά ηταυτόχρονη βελτιστοποίηση 150 μεταβλητών είναι πολύ περίπλοκη. Τελικάσχεδιάστηκε ένα σύστημα διαχείρισης της ενέργειας βασισμένο σε μια συνδυαστική προσέγγιση δικτύων Petri και ασαφών γνωσιακών χαρτών (fuzzy cognitive maps).Μιας και οι παράμετροι λειτουργίας αυτού του συστήματος διαχείρισης ήτανσημαντικά λιγότεροι (της τάξης των 10) αποφασίστηκε να γίνει βελτιστοποίησηαυτών με τη χρήση της θεωρίας σμηνών. Επειδή όμως η λειτουργία του συστήματοςδιαχείρισης της ενέργειας και η διαστασιολόγηση των επί μέρους συσκευώναλληλοεπηρεάζονται μια νέα μεθοδολογία προτάθηκε και υλοποιήθηκε, που μπορείτην ίδια στιγμή να βελτιστοποιεί τις παραμέτρους λειτουργίας του συστήματοςελέγχου και να διαστασιολογεί τις διάφορες συσκευές του μικροδικτύου. Τα τρίαδιαφορετικά συστήματα διαχείρισης της ενέργειας συγκρίθηκαν μεταξύ τους μέσωμιας μελέτης περίπτωσης. Το σημαντικότερο αποτέλεσμα αυτής της σύγκρισης είναιότι η λειτουργία σε μερικό φορτίο των συσκευών είναι πολύ σημαντική και μπορείνα μειώσει σημαντικά τα μεγέθη των συσκευών. Η συνδυαστική προσέγγιση τωνδικτύων Petri και των ασαφών γνωσιακών χαρτών αποδείχθηκε ότι είναι η βέλτιστητων τριών.Στη συνέχεια αναπτύχθηκε ένα έξυπνο σύστημα διαχείρισης της ισχύος απότην πλευρά της κατανάλωσης. Η εμπειρία έχει δείξει ότι, τις περισσότερες φορές,μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, οι ανάγκες αλλάζουν, αλλά οι άνθρωποι δενέχουν το απαραίτητο κεφάλαιο για να αυξήσουν την εγκατεστημένη ισχύ τουενεργειακού συστήματος. Σε αυτές τις περιπτώσεις τα συστήματα συνήθωςκαταρρέουν συχνά και η λειτουργία των συσκευών εκτός προδιαγραφών μειώνεισημαντικά τον λειτουργικό χρόνο ζωής τους. Ένα σύστημα διαχείρισης της ισχύοςαπό την πλευρά της κατανάλωσης μπορεί να προστατεύσει το σύστημα σεπεριπτώσεις σαν την ανωτέρω και την ίδια στιγμή να διασφαλίσει τη μέγιστητεχνικά αποδεκτή χρήση των διαθέσιμων συσκευών. Μια πολυπρακτορική (Multiagent)προσέγγιση χρησιμοποιήθηκε για το σχεδιασμό του συστήματος διαχείρισηςισχύος από την πλευρά της κατανάλωσης. Οι ευφυείς πράκτορες ελέγχουν τιςδιάφορες γραμμές ισχύος της κάθε κατοικίας και μπορούν να τις απενεργοποιούνπροοδευτικά. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να υλοποιηθεί εύκολα χρησιμοποιώνταςηλεκτρονικά μικρού κόστους. Η λειτουργία του διερευνήθηκε μέσω προσομοίωσηςκαι τα αποτελέσματα επικύρωσαν το σχεδιασμό του. Το σύστημα διαχείρισης τηςενέργειας από την πλευρά του φορτίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί και κατά τον σχεδιασμό νέων αυτόνομων μικροδικτύων πολυπαραγωγής, όταν υπάρχειπεριορισμός στο διαθέσιμο κεφάλαιο και σαν αποτέλεσμα μπορεί να σχεδιασθεί τοβέλτιστο σύστημα για το διαθέσιμο αυτό κεφάλαιο.Τέλος πραγματοποιήθηκε οικονομική αξιολόγηση της τοπολογίας. Ηεπένδυση σε ένα τέτοιο αυτόνομο έξυπνο μικροδίκτυο πολυπαραγωγήςδιερευνήθηκε τόσο ντετερμινιστικά όσο και στοχαστικά. Η ντετερμινιστικήδιερεύνηση περιλάμβανε τον υπολογισμό της καθαρής παρούσας αξίας και τουχρόνου αποπληρωμής του συστήματος. Η στοχαστική διερεύνηση βασίστηκε στηνμέθοδο προσομοίωσης Monte Carlo. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η επένδυση σεένα αυτόνομο έξυπνο μικροδίκτυο πολυπαραγωγής είναι κερδοφόρος ακόμη καισήμερα, ενώ αναμένεται να αποτελέσει μια ακόμη πιο κερδοφόρο επένδυση στοβραχυπρόθεσμο μέλλον.Συνοψίζοντας η καινοτόμος τοπολογία των αυτόνομων έξυπνωνμικροδικτύων πολυπαραγωγής διερευνήθηκε και επικυρώθηκε. Πρώτααποδείχθηκε ότι υπάρχουν οι απαραίτητες συσκευές εμπορικά διαθέσιμες και ηδιασύνδεση μεταξύ τους είναι τεχνικά εφικτή. Μετά διερευνήθηκαν διαφορετικέςπροσεγγίσεις με τη χρήση εργαλείων υπολογιστικής νοημοσύνης όπως η ασαφήςλογική, οι ασαφείς γνωσιακοί χάρτες και η βελτιστοποίηση με θεωρία σμηνών μεστόχο τον σχεδιασμό ενός συστήματος διαχείρισης της ενέργειας και ενός εργαλείουσχεδιασμού και διαστασιολόγησης. Ύστερα αναπτύχθηκε ένα σύστημα διαχείρισηςτης ισχύος από την πλευρά της κατανάλωσης το οποίο διερευνήθηκε μέσωπροσομοίωσης. Τέλος η τοπολογία αυτόνομων έξυπνων μικροδικτύωνπολυπαραγωγής διερευνήθηκε οικονομικά και αποδείχθηκε ότι αποτελείκερδοφόρο επένδυση ακόμη και με σημερινά κόστη

Intelligent Management of Distributed Energy Resources for Increased Resilience and Environmental Sustainability of Hospitals

There is a global trend towards zero-energy or even positive-energy buildings, including healthcare facilities. Energy efficiency activities have been investigated and applied successfully for more than 20 years in healthcare facilities in general and hospitals in particular. It is in the last decade that on-site energy production mainly from photovoltaics has been considered mainly as an extra revenue stream for healthcare facilities. Back-up systems are still diesel generator-based in most cases and only recently has there been interest in unifying the energy systems of healthcare facilities in order to integrate the operation of the main systems of the hospital with the on-site renewable energy production and the back-up systems. Hospitals play a very crucial role in our societies. There is a need to achieve the best results in terms of healthcare services but, at the same time, to reduce the cost of these services without affecting the quality level, to enhance resilience and to increase environmental sustainability. As far as energy is concerned, this is feasible and can be accomplished using energy efficiency interventions and on-site power generation and storage using renewable energy technologies. An Intelligent Energy Management System (IEMS) has to be in place in order to harvest the benefits of all the related subsystems allowing them to operate effectively and harmoniously, while at the same time ensuring the operation of the hospital under extreme conditions, e.g., after a natural disaster. The research concerning IEMSs for hospitals is at its first steps and needs to gain momentum

Renewable Energy Desalination for Island Communities: Status and Future Prospects in Greece

Energy and water are two of the most important components required to ensure prosperity and sustainable development to societies. This paper aims to review the status of renewable energy desalination for Greek islandic communities, deployed in two axes. The first one reviews the desalination systems state of the art technological solutions, their energy needs, how renewable energy may be employed and finally the cost of renewable energy desalination is investigated. The second axis focuses on Greek islands per se, where the current situation is investigated, potential solutions for meeting the water needs are evaluated, all leading to the proposal of a methodology towards designing an appropriate and applicable approach in addressing the water needs. Finally, a discussion takes place on how such options might be further deployed, particularly regarding the impacts they may produce for the livelihood and the future prosperity of the pertinent communities, and at the same time supporting the energy transition towards the EU Green Deal goals

Investigation of the Use of Low Temperature Geothermal Organic Rankine Cycle Engine in an Autonomous Polygeneration Microgrid

Low-enthalpy geothermal resources (<150 °C) can be used for electricity generation and are widespread around the world, occurring at shallow depths. At the same time, in many parts of the world, there are existing low-enthalpy geothermal wells that are used for a multitude of applications such as for buildings’ heating and agriculture-related applications. The dominant technology to convert low-grade heat (<150 °C) to electricity is the Organic Rankine Cycle (ORC). The autonomous polygeneration microgrid (APM) concept aims to holistically meet in a sustainable way the needs of an off-grid community in terms of electrical loads, space heating and cooling, potable water production through desalination, and the use of hydrogen as fuel for transportation, in the most cost-effective manner possible. Photovoltaics (PVs) and wind turbines have been investigated extensively, since PVs can be installed practically anywhere in the world and wind turbines in areas with sufficient wind potential. The aim of this paper is to investigate techno-economically the potential of utilizing low-enthalpy geothermal resources in small-scale APMs through an ORC engine to fully satisfy the needs of small settlements. In order to accomplish this task with confidence, a case study for the Greek island of Milos has been developed and a typical settlement has been considered. It is worth mentioning that experimental results from a realized low-power (<10 kWe) ORC engine manufactured to operate at temperatures up to 140 °C are used to add reliability in the calculations. In order to meet the needs of the people, four different APMs based on PVs, wind turbines, and geothermal ORC of different but appropriate configurations were designed and sized through optimization. The optimization process was based on particle swarm optimization (PSO). The comparative examination of the results shows that the use of a low-power, low-temperature ORC engine in an APM is technically feasible; more cost effective than the configurations based on PVs, wind turbines, or combination of both; and has increased environmental sustainability