Standalone and Grid-connected Renewable Power System Design in Africa: A Critical Review

سال انتشار: 1403
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 51

فایل این مقاله در 21 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JREE-11-4_003

تاریخ نمایه سازی: 16 مهر 1403

چکیده مقاله:

Africa is considered critical in terms of energy access, particularly in the Sub-Saharan region, where strong adoption of renewable energy is necessary to address sustainability challenges. However, extensive research and development are essential for this transition. This paper provides a concise and critical review of grid-connected and off-grid renewable power system design in the African context. It offers a network-categorized summary of power system design studies conducted on the continent, focusing on key elements for each study. The studies were analyzed both quantitatively and qualitatively. The quantitative assessment followed basic parameters, such as network type, location, and the analytical tools used. The qualitative assessment, with novel contributions to the research, considered parameters such as the relevance, strengths, and weaknesses of the studies, along with general recommendations and clear policy-relevant inputs. On the quantitative side, about ۵۱ research papers were reviewed, with network shares of ۲۱.۶% for grid-connected systems and ۷۸.۴% for off-grid systems. Regionally, the West African cluster was analyzed as having the highest share at ۲۸.۰۸%, while the Central African cluster had the lowest share at ۷.۶۹%. Regarding analytical tools, models, and experimental approaches, about ۱۶ grouped packages were noted. However, the Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER) was the most frequently used, with a share of ۴۷% in power system research conducted on the continent. This research approach is generally applicable for filling research gaps, providing insights into areas needing strong intervention, shaping power system design at the R&D level, and facilitating appropriate decision-making across Africa.

نویسندگان

Ismail Jumare

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering and Environmental Design, Usmanu Danfodiyo University, Sokoto, Nigeria.

Ramchandra Bhandari

Institute for Technology and Resources Management in the Tropics and Subtropics, TH Köln - University of Applied Sciences, Betzdorfer Strasse ۲, P. O. Box: ۵۰۶۷۹ Cologne, Germany.

Abdellatif Zerga

Pan African University Institute of Water and Energy Sciences (PAUWES), c/o University of Tlemcen, B.P. ۱۱۹, Pôle Chetouane, Tlemcen, P. O. Box: ۱۳۰۰۰, Algeria.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Ajao, K., Oladosu, O., & Popoola, O. (۲۰۱۱). Using Homer ...
  • Alan, C., & David, R. (۲۰۱۰). Renewable rural electrification: Sustainability ...
  • Amos, M., Sparks, D., Samantha, K., & Moorlach, M. (۲۰۱۵). ...
  • Bekele, G., & Gelma, G. (۲۰۱۲). Design of a Photovoltaic-Wind ...
  • Bekele, G., & Palm, B. (۲۰۱۰). Feasibility study for a ...
  • Bentouba, S., Alberto, C., Belkacem, D., & Boucherit, S. (۲۰۱۳). ...
  • Bing, Z., Tazvinga, H., & Xiaohua, X. (۲۰۱۴). Model Predictive ...
  • Bogno, B., Sali, M., & Michel, A. (۲۰۱۵). Technical and ...
  • Cabanero, A., Nolting, L., & Praktiknjo, A. (۲۰۲۰). Mini-Grids for ...
  • Cherif, H., & Belhadji, H. (۲۰۱۱). Large-scale time evaluation for ...
  • Christopher, A., & Frank , D. (۲۰۱۷). Combination of PV ...
  • Dekker, J., Nthontho, M., & Chowdhury, S. (۲۰۱۲). Economic analysis ...
  • Douglas, T. (۲۰۱۶). Dynamic modeling and simulation of a solar-PV ...
  • Eduardo, C., Tariq, C., Mario, G., & Hiskens, L. (n.d). ...
  • Eko, J. O., & Paul, M. C. (۲۰۲۱). Integrated Sustainable ...
  • Elias, H., Lopez, P., Navarro, P., Carlos, V., & Alfonso, ...
  • Erasmus, S., Esterhuysen, N., & Maritz, J. (۲۰۲۳). Campus Microgrids ...
  • Eziyi, I., & Krothapali, A. (۲۰۱۳). Sustainable Rural Development: Solar/Biomass ...
  • Falama, R. Z., Dumbrava, V., Saidi, A. S., Houdji, E. ...
  • Fazia, B., Kamal, M., Said, D., & Behar, O. (۲۰۱۵). ...
  • Gerro, P., Robert, D., & Andrea, M. (۲۰۱۶). Model based ...
  • Goel, S., & Sharma, R. (۲۰۱۷). Performance evaluation of stand ...
  • Gregory, R. (۲۰۱۷). Uranium Resources, Reserves, and Economics. Wyoming State ...
  • Henry L. (۲۰۱۶). Operational analysis of hybrid solar/wind microgrids using ...
  • Ileberi, G., Adikankwu, H., Timi, E., & Adenekan, O. (۲۰۱۶). ...
  • Info@yellowenergy. (n.d). Off-grid Solar Systems. Retrieved from Yellow Energy: info@yellowenergy.com.a ...
  • International Energy Agency (IEA). (۲۰۱۴). African Energy Outlook: A Focus ...
  • International Energy Agency (IEA). (۲۰۲۳). Statistical Energy Balance. Retrieved from ...
  • Joseph, K., Neirac, P., Tamo, T., & Mayer, D. (۲۰۰۹). ...
  • Jumare, I. A. (۲۰۱۹). Design of Standalone Photovoltaics (PV) / ...
  • Jumare, I. A., Bhandari, R., & Zerga, A. (۲۰۱۹a). Environmental ...
  • Jumare, I. A., Bhandari, R., & Zerga, A. (۲۰۱۹b). Energy ...
  • Jumare, I. A., Bhandari, R., & Zerga, A. (۲۰۲۰). Assessment ...
  • Khalil, A., Elayeb, M., & Shetwan, M. A. (۲۰۱۴). Potential ...
  • Khelif, A., Talha, A., Belhamel, M., & Hadj, A. (۲۰۱۲). ...
  • Kumar, P., & Venkatashwarlu, S. (۲۰۱۳). A Review on Power ...
  • Kusakana, K., & Vermark, H. J. (۲۰۱۴). Cost and performance ...
  • Martin, S., Jairaj, B., & Josh, R. (n.d). The Future ...
  • Mensah, T., Oyewo, A. S., & Breyer, C. (۲۰۲۱). The ...
  • Mohammed, B., Rachid, E., Elhammouni, K., & Khamfara, M. (۲۰۱۶). ...
  • Moulida, F., Djedjig , R., Kassim , M. A., & ...
  • Moyer, E. (۲۰۱۰). The Electricity Grid: Link Between Generation and ...
  • Mukoni, E., & Garner, K. S. (۲۰۲۲). Multi-Objective Non-Dominated Sorting ...
  • Muyiwa, A., Martin, C., & Samuel, P. S. (۲۰۱۴). Analysis ...
  • Muyiwa, A., Quansa, D., Agelin, C. M., & Paul, S. ...
  • Muyiwa, A., Samuel, P. S., & Olanrewaju, O. (۲۰۱۳). Assessment ...
  • Nadjema, O., Nacer, T., Hamidat, A., & Salhi, H. (۲۰۱۶). ...
  • Negi, S., & Mathew, L. (۲۰۱۴). Hybrid Renewable Energy System: ...
  • Numbi, B., & Malinga, S. (۲۰۱۷). Optimal Energy Costs and ...
  • Nwosu, C., Uchenna, U., & Madueme, T. (۲۰۱۲). Wind-Solar Hybrid ...
  • Ogunjuyibe, O., Ayodele, T., & Akinola, O. (۲۰۱۶). Optimal allocation ...
  • Olkkonen, V., Haaskjold , K., Klyve , O. S., & ...
  • Puglia, G., Moroni, M., Fagnani, R., & Comodi, G. (۲۰۱۷). ...
  • (۲۰۲۱). African Energy Review ۲۰۲۱. London, United Kingdom: PWC. Retrieved ...
  • Rezk, H., & Gamal, D. (۲۰۱۶). Technical and economic analysis ...
  • Rezzouk, H., & Mellit, A. (۲۰۱۵). Feasibility study and sensitivity ...
  • Rose, A. (۲۰۱۵). Regional Power Pools in Africa are Worth ...
  • Sara, G. S., Paleta, R., Malmquist, A., & Pina, A. ...
  • Sara, S., Malmquist, A., & Fransson, T. (۲۰۱۴). Modeling and ...
  • Silinga, C., Gauche, P., Rudman, J., & Cebecauer, T. (۲۰۱۴). ...
  • Sinha, S., & Chandel, S. S. (۲۰۱۴). Review of software ...
  • Souheil, E. A., Taher, M., & Sassi, B. N. (۲۰۱۴). ...
  • Ssenyimba, S., Kiggundu, N., & Benadda, N. (۲۰۲۰). Designing a ...
  • Stephen , I. O., Egwonwu, G., & Osazuwa, I. (۲۰۱۲). ...
  • Taher, M., Ghodbane, N., & Sassi, B. N. (۲۰۱۶). Assessment ...
  • Tsuanyo, D., Azoumah, Y., Aussel, D., & Neveu, P. (۲۰۱۵). ...
  • UnitedNationsEconomicCommissionforAfrica(UNECA). (۲۰۱۱). Integrating Renewable Energy and Climate Change Policies: Exploring ...
  • USAgencyforInternationalDevelopment(USAID). (۲۰۱۸). Technical Component of a Mini-grid System. Retrieved from ...
  • USDepartmentofEnergy(USDoE). (n.d). Energy System Analysis Tools. Retrieved from USDoE: https://www.nrel.gov/analysis/energy-systems-tools.htm ...
  • Vikas, K., Savits, N., & Baredar, P. (۲۰۱۶). Solar-Wind Hybrid ...
  • Yakub, A. O., Same, N. N., Owolabi, A. B., Nsafor, ...
  • Yamegueu, D., Azoumah, Y., Py, X., & Zongo, N. (۲۰۱۱). ...
  • نمایش کامل مراجع