Securing electricity availability in a Pakistani school

Abstract

The object of this thesis was to solve the school’s problem in electricity availability, which was: the electricity grid in Pakistan was very unreliable. The problem was solved by designing and installing an electricity back-up system. Besides, this thesis contains a plan for its maintenance.

After making an estimation for electricity demand, different options to supply the need were compared and a hybrid system was selected, which combines both UPS and Solar photovoltaic system to provide electricity. The reason for this was that it was the most economical way to secure electricity availability. It also had other advantages compared to other options. Because 100 % reliability was not necessary, achieving the best compromise between reliability and cost was the main purpose. Options to save electricity were also analyzed as well as reducing the demand for electricity and saving money and at the same time increasing the reliability of the system.

As a result of this theoretical framework the size of the photovoltaic array, battery bank, charge controller and inverter needed were calculated. Additionally, connections between these components were designed, cable sizes were calculated and security equipment was designed according to the customer’s needs. There were problems finding all needed equipment, which is why minor changes to the plans had to be made. Finally the working system was made, despite these challenges.

Together with all these electricity sources the system presented in this thesis is highly reliable to secure electricity and thus it can be said that the project result was successful and fulfilled the requirements set for the thesis. The hardest test will be the summer 2014, which will clearly test this system’s capability.

Tämän opinnäytetyön tarkoitus oli ratkaista koulun sähkön saatavuudessa ollut ongelma, joka oli se, että Pakistanin sähköverkko oli erittäin epäluotettava. Se tehtiin suunnittelemalla ja asentamalla sähkön saatavuuden varmistava järjestelmä. Lisäksi tehtiin suunnitelma sen ylläpitoon.

Sähkönkulutuksen arvioinnin jälkeen vertailtiin erilaisia vaihtoehtoja tarpeen täyttämiseksi ja päädyttiin aurinkosähkön ja UPS-järjestelmän yhdistelmään. Syy tähän oli se, että se oli taloudellisesti järkevin tapa turvata sähkön saatavuus. Lisäksi sillä oli muita etuja vaihtoehtoihin verrattuna. Koska 100 % luotettavuus ei ollut välttämätöntä, tavoitteena oli paras kompromissi luotettavuuden ja hinnan välillä. Myös vaihtoehtoja energian säästämiseksi arvioitiin, koska siten voidaan vähentää sähköenergian tarvetta ja siten lisätä järjestelmän luotettavuutta ja säästää rahaa.

Tämän teorian pohjalta laskettiin aurinkokennoston, akusto, lataussäädin ja vaihtosuuntaaja tarvittava koko. Lisäksi suunniteltiin kytkennät näiden komponenttien välille, laskettiin kaapelikoot ja suunniteltiin turvalaitteet asiakkaan tarpeiden mukaan. Tarvikkeiden hankinnassa tuli ongelmia, joten pieniä muutoksia suunnitelmiin piti tehdä, mutta lopulta saatiin toimiva kokonaisuus.

Yhdessä kaikkien sähkölähteiden kanssa, tässä työssä esitetty järjestelmä on luotettava turvaamaan sähkönsaatavuus ja siksi voidaan sanoa, että projekti oli onnistunut ja täytti sille tässä työssä asetetut vaatimukset. Suurin testi järjestelmälle tulee olemaan kesä 2014, joka tulee näyttämään mihin järjestelmä pystyy.