Power and Energy Commons^™

Site Selection For Feasibility Study Of Pump-Storage Hydropower Project In The Philippines, Sornsawan Utthakrue

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Pumped-storage hydropower projects (PSP) are a technology for hydroelectric energy storage. It is a design of two water reservoirs at different elevations that can create electricity as water flows from one to the other via a turbine. The PSP system is similar to a huge battery in that it can store and then release energy as needed. The Philippines is a country with a wide range of elevations due to its island composition. Natural disasters occur frequently, making it challenging to establish any structure. But the PSP is a large building that is also capable of generating a great amount …

ความคุ้มค่าทางการเงินของระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับโรงงานผลิตปั๊มน้ำอุตสาหกรรม : กรณีศึกษา, ประพนธ์ เตชะพิเชฐวงศ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ประสิทธิภาพของปั๊มอุตสาหกรรม เช่น ปั๊มน้ำหม้อน้ำ และ ปั๊มน้ำหล่อเย็น ที่มีค่ากำลังในช่วง 90 – 315 กิโลวัตต์ จะถูกทำการสุ่มทดสอบก่อนส่งมอบให้กับลูกค้า ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้ระบบไฟฟ้าในโรงงานไม่เพียงพอต่อการใช้งาน ทางโรงงานผลิตปั๊มอุตสาหกรรมจึงจำเป็นต้องปิดระบบปรับอากาศทั้งโรงงานขณะทำการทดสอบปั๊มให้ลูกค้าชม ซึ่งแต่ละครั้งใช้เวลาประมาณ 3-4 ชั่วโมง 4 ครั้ง/เดือน อนึ่งบริษัทผู้เชียวชาญด้านการติดตั้งแผงผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้ออกแบบติดตั้งแผงผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคา จากพื้นที่บนหลังคา สามารถผลิตไฟฟ้าเพียงพอสำหรับใช้ในกิจกรรมการทดสอบปั๊มตามการร้องขอของลูกค้า 100 กิโลวัตต์สูงสุด งานวิจัยฉบับนี้ได้นำเสนอ 3 ฉากทัศน์ในการติดตั้งแผงผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 100%, 75%, 50% จากการออกแบบของบริษัทผู้เชี่ยวชาญ ทั้ง 3 ฉากทัศน์นี้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 152,810 109,190 และ 73,287 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ปี ตามลำดับ โดยคำนวณผ่านโปรแกรม PVSyst ระยะเวลาโครงการ 25 ปี ประเมินมูลค่าการลงทุนผ่านแบบจำลองกระแสเงินสดคิดลด ได้ผลของมูลค่าปัจจุบันสุทธิเท่ากับ 1,212,849.40 491,599.73 และ 127,585.1 บาท ตามลำดับ มูลค่าผลตอบแทนภายในเท่ากับ 18.33% 15.79% และ 14.09% ตามลำดับ ระยะเวลาคืนทุนเท่ากับ 5.32 6.13 และ 6.79 ปี ตามลำดับ และ มูลค่าต้นทุนเฉลี่ยต่อหน่วยตลอดอายุโครงการเท่ากับ 1.708 1.908 2.182 บาท/หน่วย ตามลำดับ ผลการศึกษาพบว่า ฉากทัศน์แรกเป็นแนวทางที่น่าสนใจลงทุนที่สุด และการวิเคราะห์ความอ่อนไหวของโครงการมีความอ่อนไหวต่อปัจจัยนำเข้าด้านราคาค่าไฟฟ้าต่อหน่วยของการไฟฟ้านครหลวงและประสิทธิภาพของแผงผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ตามลำดับ

การศึกษาความเป็นไปได้ในการสร้างโรงไฟฟ้าชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรในพื้นที่จังหวัดนครพนม, ขวัญชนก อภิวัฒนานนท์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการสร้างโรงไฟฟ้าชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรในพื้นที่จังหวัดนครพนม ผลการศึกษาศักยภาพชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้ย้อนหลัง 10 ปีแสดงให้เห็นว่า ฟางข้าวที่เกิดจากข้าวนาปี มีศักยภาพด้านพลังงานสูงสุด และมีความสม่ำเสมอของปริมาณมากที่สุด เมื่อเทียบกับชีวมวลชนิดอื่นๆในพื้นที่ จึงใช้ชีวมวลดังกล่าว เป็นเชื้อเพลิงหลักในการศึกษาครั้งนี้ ผลการประเมินตำแหน่งที่ตั้งโรงไฟฟ้าชีวมวลที่เหมาะสมด้วยระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์แสดงให้เห็นว่าพื้นที่ที่เหมาะสมในการสร้างโรงไฟฟ้าอยู่ที่อำเภอปลาปาก ผลการศึกษาคิดลดกระแสเงินสดแสดงให้เห็นว่าโครงการโรงไฟฟ้าชีวมวลแห่งนี้มีมูลค่าปัจจุบันสุทธิ 269 ล้านบาท อัตราผลตอบแทนภายในร้อยละ 17.83 อัตราส่วนผลตอบแทนต่อต้นทุน 1.33 เท่า และระยะเวลาคืนทุน 4.49 ปี จากผลสรุปได้ว่า สามารถสร้างโรงไฟฟ้าชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรขนาด 9.9 เมกะวัตต์ในพื้นที่จังหวัดนครพนมได้

การศึกษาการจำลองเปรียบเทียบโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้แผงประเภทรับแสงสองด้านด้วยระบบติดตามแสงอาทิตย์, พิมพ์พร โกพล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทรับแสงสองด้าน คือแผงที่สามารถรับแสงที่ตกกระทบต่อพื้นผิวหน้าแผงโดยตรง และยังสามารถรับแสงที่สะท้อนมาจากพื้นใต้แผง ทำให้แผงประเภทนี้สามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าแผงทั่วไปที่รับแสงได้เพียงด้านเดียว ทั้งนี้ค่าการสะท้อนพื้นหญ้าปกติของโครงการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะอยู่ที่ 0.2 ซึ่งค่าการสะท้อนจากพื้นดินมีผลโดยตรงต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทรับแสงสองด้าน ซึ่งถ้าหากสามารถเพิ่มค่าการสะท้อนใต้แผงให้มากขึ้น ย่อมส่งผลให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทรับแสงสองด้าน มีประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้น การศึกษานี้ทำการเปรียบเทียบผลการสะท้อนจากวัสดุปูพื้นที่มีค่าการสะท้อนแตกต่างกัน โดยจำลองผลผลิตไฟจากโปรแกรม PVsyst และเปรียบเทียบต้นทุนในการลงทุนด้วยวิธีประเมินต้นทุนโครงการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทรับแสงสองด้าน ที่ทำงานด้วยระบบติดตามแสงอาทิตย์แบบตั้งเวลา 3 กรณี ได้แก่ พื้นหญ้า พื้นทราย และหินกรวด โดยเปรียบเทียบกับโครงการที่ใช้แผงแบบทั่วไปที่รับแสงเพียงด้านเดียว การศึกษาพบว่าโครงการที่ใช้แผงแบบรับแสงสองด้าน และทำการปูพื้นด้วยหินกรวดมีค่าการสะท้อน 0.4 ส่งผลให้แผงสามารถผลิตไฟได้มากที่สุด ทำให้โครงการมีอัตราผลตอบแทนภายในสูงสุด 16.91% แม้จะมีมูลค่าการลงทุนอยู่ที่ 135.93 ล้านบาท ซึ่งสูงที่สุดก็ตาม และเมื่อเปรียบเทียบหาอัตราผลตอบแทนภายในส่วนเพิ่ม (Incremental internal rate of return) กับโครงการที่ใช้แผงทั่วไป ทำให้โครงการมีผลตอบแทนที่มากขึ้นถึง 43.31%

Physics-Based Modeling Of Lithium-Ion Batteries For Control And Estimation Applications, Brody J. C. Riemann

Masters Theses

“Lithium-ion batteries are extensively used in many application areas like consumer electronics, electric vehicles, and microgrids. As the world moves towards further electrification of vehicles and more widespread use of renewable energy sources, the need for large-scale battery storage systems will grow. To effectively replace conventional methods, batteries will need to be charged quickly while accounting for degradation to maximize lifetime. Further, larger batteries require more detailed safety monitoring, which is implemented using a battery management system (BMS). A BMS is responsible for state of charge (SOC) estimation, state of health (SOH) estimation, cell balancing, regulating voltage and current according …

Hydrocarbons In The Niobrara Formation, Powder River Basin, Northeast Wyoming, From Geophysical Well Logs, Jennifer Shilo James

Graduate Research Theses & Dissertations

The Powder River Basin, located in Wyoming, is a moderate producer of hydrocarbons with production hovering around 100 million barrels of oil per year. Recently the Niobrara Formation has garnered attention for hydrocarbon exploration and production using both conventional and unconventional drilling. A quick-look method for evaluating organic content, using either existing or real time data sets gathered from geophysical well logs, provides an opportunity to rapidly, accurately, and economically assess the formation’s organic content and thus hydrocarbon bearing potential. The popular Schmoker method determines organic content by relating gamma ray intensity to formation density. It has been successfully employed …

Exploring Renewable Energy Futures In Humboldt County Consistent With The Goals Of California’S Renewable Portfolio Standard, Amin M. Younes

Cal Poly Humboldt theses and projects

Humboldt County has abundant wind, solar, and biomass resources, but has made limited progress towards the state’s 2045 requirement of 100% clean electricity. A recently rejected onshore wind project showed that technically and economically viable projects can fall to social and political challenges, emphasizing the need for social considerations in renewable transitions. I therefore integrated community members’ preferences into modeling of RPS-consistent renewable energy scenarios in Humboldt County. My model suggests that offshore wind, utility-scale solar, distributed solar, and biomass power are technically and economically viable sources of significant local generation at varying costs.

In interviews with energy-engaged residents, I …

In Situ Recrystallization Of Co-Evaporated Cu(In,Ga)Se2 Thin Films By Copper Chloride Vapor Treatment Towards Solar Cell Applications, Deewakar Poudel, Benjamin Belfore, Tasnuva Ashrafee, Elizabeth Palmiotti, Shankar Karki, Grace Rajan, Thomas Lepetit, Angus Rockett, Sylvain Marsillac

Applied Research Center Publications

Cu(In,Ga)Se₂ (or CIGS) thin films and devices were fabricated using a modified three-stage process. Using high deposition rates and a low temperature during the process, a copper chloride vapor treatment was introduced in between the second and third stages to enhance the films properties. X-ray diffraction and scanning electron microscopy demonstrate that drastic changes occur after this recrystallization process, yielding films with much larger grains. Secondary ion mass spectrometry shows that the depth profile of many elements is not modified (such as Cu, In and Se) while others change dramatically (such as Ga and Na). Because of the competing …

Novel Transformer With Variable Leakage And Magnetizing Inductances, Angshuman Sharma, Jonathan W. Kimball

Electrical and Computer Engineering Faculty Research & Creative Works

This paper introduces the concept of a novel variable inductance transformer (VIT) whose leakage and magnetizing inductances can be varied dynamically and independently to aid the advancement of research in isolated power electronic converters. In this transformer, the leakage inductance can be varied by varying the length of overlap between the primary and secondary windings, while the magnetizing inductance can be varied by varying the air gap between the core legs. Individual controls for the two inductances ensure that one can be varied independent of the other, as needed to satisfy different power conversion objectives. In this paper, the analytical …

Criticality Based Optimal Cyber Defense Remediation In Energy Delivery Systems, Kamrul Hasan, Sachin Shetty, Md. Sharif Ullah, Amin Hassanzadeh, Tariqul Islam

VMASC Publications

A prioritized cyber defense remediation plan is critical for effective risk management in Energy Delivery System (EDS). Due to the complexity of EDS in terms of heterogeneous nature blending Information Technology (IT) and Operation Technology (OT) and Industrial Control System (ICS), scale and critical processes tasks, prioritized remediations should be applied gradually to protect critical assets. In this work, we propose a methodology for a prioritized cyber risk remediation plan by detecting and evaluating paths to critical nodes in EDS. We propose critical nodes characteristics evaluation based on nodes’ architectural positions, a measure of centrality based on nodes’ connectivity and …

Energy Considerations In Blockchain-Enabled Applications, Cesar Enrique Castellon Escobar

UNF Graduate Theses and Dissertations

Blockchain-powered smart systems deployed in different industrial applications promise operational efficiencies and improved yields, while mitigating significant cybersecurity risks pertaining to the main application. Associated tradeoffs between availability and security arise at implementation, however, triggered by the additional resources (e.g., memory, computation) required by each blockchain-enabled host. This thesis applies an energy-reducing algorithmic engineering technique for Merkle Tree root and Proof of Work calculations, two principal elements of blockchain computations, as a means to preserve the promised security benefits but with less compromise to system availability. Using pyRAPL, a python library to measure computational energy, we experiment with both the …

Reverse Engineering Of Short Circuit Analyses, Anurag Nagpure

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The electrical distribution system has evolved with embedded computer systems that can better manage the electrical fault that occurred around the feeders. Such random events can affect the reliability indices of overall systems. Computerized management system for distribution operation has been improving with the advanced sensing technologies. The general research question is here to articulate is the responsiveness for utility crew to pinpoint the exact location of a fault based on the SCADA fault indicators from pole-mounted feeder remote terminal units (FRTUs). This has been a tricky question because it relies on the information received from the sensors that can …

Quantifying The Value Of Foam-Based Flexible Floating Solar Photovoltaic Systems, Koami Soulemane Hayibo

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Distributed generation with solar photovoltaic (PV) technology is economically competitive if net metered in the U.S. Yet there is evidence that net metering is misrepresenting the true value of distributed solar generation so that the value of solar (VOS) is becoming the preferred method for evaluating economics of grid-tied PV. VOS calculations are challenging and there is widespread disagreement in the literature on the methods and data needed. To overcome these limitations, this thesis reviews past VOS studies to develop a generalized model that considers realistic future avoided costs and liabilities. The approach used here is bottom-up modeling where the …

A Transdisciplinary Analysis Of Just Transition Pathways To 100% Renewable Electricity, Adewale Aremu Adesanya

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The transition to using clean, affordable, and reliable electrical energy is critical for enhancing human opportunities and capabilities. In the United States, many states and localities are engaging in this transition despite the lack of ambitious federal policy support. This research builds on the theoretical framework of the multilevel perspective (MLP) of sociotechnical transitions as well as the concept of energy justice to investigate potential pathways to 100 percent renewable energy (RE) for electricity provision in the U.S. This research seeks to answer the question: what are the technical, policy, and perceptual pathways, barriers, and opportunities for just transition to …

Real Time Adaptive Relay Settings For Microgrid Protection Verified Using Hardware In Loop, Aadam Harnekar

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Microgrids with penetration of renewables is imposing new challenges for system protection. Renewables are characterized with high source impedance which limit the short circuit current. The value of short-circuit current is limited due to converters used which limit the current to a maximum of 1.1 to 1.5 times maximum rated load current. This can result in faults during the islanded mode of microgrid to go unnoticed if the relay settings are not adapted to account for it. The presence of such uncleared faults in the microgrid can result in exposing it to overcurrent for a long time which can damage …

The Politics Of Biomass Energy In California: How External Benefits Are Used To Support An Economically Marginal Sector, Dana L. Dysthe

Cal Poly Humboldt theses and projects

Since the 1990s, there has been a decline in biomass energy generation in California. In order to promote state governmental policies aiming to increase biomass energy generation in California, the sector has been linked to a series of external benefits that biomass energy purportedly brings. Through document analysis, semi-structured interviews, and participant observation, five distinct external benefits were identified that have been used to promote the biomass energy sector. These external benefits are: renewable energy generation, air quality improvements, promotion of forest restoration and fuel removal projects, disposal of wood waste from agricultural and forestry sectors, and rural economic development. …

Bond Graph Modeling Of Critical Infrastructures For Cyber-Physical Security Implementation, Michele Jane White

Masters Theses

“In developed societies, there exists infrastructure vital to everyday life. This includes water and power systems. Technology is quickly evolving and being implemented on these utilities. This technology can range from smart metering in neighborhoods to volume sensors in local waste water treatment facilities. When networking, sensing, monitoring, or control devices are integrated with infrastructure it is considered a cyber physical system, or CPS. When information about an important physical system is connected to the virtual world, it is opened up to security risks. Cyber security can be provided to the CPS by monitoring the physical state of the system …

Theoretical Analysis Of Experimental Data Of Sodium Diffusion In Oxidized Molybdenum Thin Films, Orlando Ayala, Benjamin Belfore, Tasnuva Ashrafee, John Akwari, Grace Rajan, Shankar Karki, Deewakar Poudel, Sylvain Marsillac

Engineering Technology Faculty Publications

In this work, the diffusion process of sodium (Na) in molybdenum (Mo) thin films while it was deposited on soda lime glass (SLG) was studied. A small amount of oxygen was present in the chamber while the direct-current (DC) magnetron sputtering was used for the deposition. The substrate temperatures were varied to observe its effect. Such molybdenum films, with or without oxidations, are often used in thin film solar cells, either as back contact or as hole transport layers. Secondary ion mass spectrometry (SIMS) was used to quantify the concentration of the species. A grain diffusion mechanistic model incorporating the …

Assessment Of Cable Length Limit For Effective Protection By Z-Source Circuit Breakers In Dc Power Networks, Ruiyun Fu, Sagar Bhatta, Joseph M. Keller, Yucheng Zhang

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

This paper introduces groundbreaking research on how to assess the Cable Length Limit (CLL) to ensure effective protection by Z-source Circuit Breakers (ZCBs) in DC power networks. It has been revealed that the line parameters of power cables have a significant impact on the cutoff performance of ZCBs. The question of assessing the CLL has been raised as an unsolved problem. In this paper, a method of CLL assessment is proposed based on physical models and simulation tests. To verify the proposed method, two studies were performed to assess the Cable Length Limits depending on fault levels and power delivery …

A Case Study: Influence Of Circuit Impedance On The Performance Of Class-E² Resonant Power Converter For Capacitive Wireless Power Transfer, Yashwanth Bezawada, Yucheng Zhang

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

The evolution of power electronics led to rapid development in wireless charging technology; as a result, a single active switch topology was introduced. The present market utilizes inductive wireless power transfer (IPT); because of the disadvantages of cost, size, and safety concerns, research on wireless power transfer was diverted towards capacitive wireless power transfer (CPT). This paper studies the optimal impedance tracking of the capacitive wireless power transfer system for maximum power transfer. Compared to prior methods developed for maximum power point tracking in power control, this paper proposes a new approach by means of finding impedance characteristics of the …