I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   10 ,   No .   4 ,   Dec em b er   2 0 2 1 ,   p p .   3 4 3 ~ 3 6 2   I SS N:  2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j aa s . v 1 0 . i4 . p p 3 4 3 - 3 6 2       343       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   Techno - econ o m ic  enviro n m ental a s ses s m en o hy bri renew a ble energy  sy ste m  in  In dia       K .   M .   Venk a t a cha la m 1 , V .   S a ra v a na n 2   1 Re se a rc h   S c h o lar,  F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   A ru n a En g i n e e rin g   Co ll e g e ,   A n n a   Un iv e rsit y ,   T a m il   Na d u ,   In d ia   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   A ru n a En g in e e rin g   Co ll e g e ,   A n n a   Un iv e rsity ,   T a m il   Na d u ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 0 2020   R ev i s ed   J u l 9 2 0 2 1   A cc ep ted   J u l 2 3 2 0 2 1       T h e   c o - o rd i n a ti o n   o f   n o n - c o n v e n ti o n a e n e rg y   tec h n o lo g ies   su c h   a so lar,   w in d ,   g e o th e rm a l,   b io m a ss   a n d   o c e a n   a re   g a in in g   sig n if ica n c e   in   I n d ia  d u e   t o   m o re   e n e rg y   re q u irem e n ts  a n d   h ig h   g re e n h o u se   g a e m issio n .   In   t h is   a ss e ss m e n t,   th e   su sta in a b il it y   o f   e m e r g in g   th e   g ird   iso late d   h y b rid   so lar  p h o to v o lt a ic  ( P V )/w in d   t u rb in e   ( WT )/d ies e g e n e ra to (D G )/b a tt e ry   s y st e m   f o A ru n a En g in e e rin g   Co ll e g e ,   In d ia   b u il d in g   is  e v a lu a ted .   T h e   tec h n o - e c o n o m ic  a n d   e n v iro n m e n tal  re se a rc h   w a in sp e c ted   b y   H O M ER  P r o   so f t w a re   b y   c h o o sin g   th e   o p ti m a c o m b in a ti o n   d e p e n d o n   siz e   o f   th e   c o m p o n e n ts,  re n e w a b le  f r a c ti o n ,   n e p re se n c o st  (N P C) ,   c o st  o f   e n e rg y   (COE)  a n d   g re e n h o u se   g a (G H G e m i ss io n   o f   th e   h y b rid   sy ste m .   F ro m   th e   a c q u ired   o u tco m e a n d   se n siti v i ty   in v e stig a ti o n ,   th e   o p ti m a P V - WT - DG - b a tt e ry   c o m b in a ti o n   h a a   NP o f   $ 2 8 . 9 4 4 . 8 0 0   a n d   COE  $ 0 . 1 2 6 6 / k W h ,   w it h   a n   o p e ra ti n g   c o st  o f   $ 2 5 6 . 7 6 1 / y e a r.   T h e   g rid   iso late d   h y b rid   s y ste m   i s   e n v iro n m e n tall y   p lea sa n w it h   a   g re e n h o u se   g a e m issio n   o f   2 . 6 9 2   k g / y e a r   w it h   re n e wa b le f ra c ti o n   o f   9 9 . 9 % .   K ey w o r d s :   E n er g y   s y s te m   H y b r id   r en e w ab le  s y s te m   Op ti m izatio n   Sen s iti v it y   a n al y s i s   So u t h er n   I n d ia   T ec h n o - ec o n o m ic  an al y s is   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC BY - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   M .   Ven k atac h ala m   R esear ch   Sch o lar   Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g   A r u n ai  E n g in ee r i n g   C o lle g e,   An n Un i v er s i t y   T ir u v an n a m ala i 6 0 6   6 0 3 ,   T am il Na d u I n d ia   E m ail:  k m v p ee e @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Gr o w t h   o f   p o p u latio n ,   g lo b a lizatio n   an d   th p r o g r ess io n   in   in n o v at io n ,   b u ild s   t h u ti l izatio n   in   en er g y   a n d   t h e m is s io n   o f   a   s ig n if ican t   g r ee n h o u s e   g a s   ( G HG ) ,   ca r b o n   d io x id ( C O 2 )   in   th e n v ir o n m en t.   I n   p r esen d a y s ,   th e   elec tr ic  e n e r g y   i s   m o s tl y   g en er ated   b y   c o n v e n tio n al   en er g y   s o u r ce s ,   f o r   ex a m p le,   li g n ite,   d iesel  an d   n u clea r   b ased   en er g y   s o u r ce s .   T h f o s s il  f u el  b a s ed   elec tr ic  en er g y   g en er atio n   s y s te m   d er iv ati v es   d r iv es  t w o   m aj o r   is s u es,  t h eir   co n s u m p t io n   in   n at u r an d   C O 2   le v el  i n   air   p r o m p tin g   a n   u n n at u r al  w ea th er   ch an g e.   Ov er   t h n atio n   th e   n o n - r e n e w ab le  s o u r ce s   b ased   elec tr icit y   g e n er atio n   an d   co n s u m er   li n es  ar e   in te g r ated   in   s in g le  g r id .   T h is   s tr u ct u r o f   ac tio n   en d s   u p   b ein g   ad v an ta g eo u s   f o r   d if f er en s p o ts ,   th o u g h ,   r e m o te  s p ac es   s u f f er   f r o m   r e s tr icted   ac ce s s ib ilit y   o f   elec tr i cit y   o r   n o   ac ce s s ib ilit y   b y   an y   m ea n s ,   w h er t h e   en er g y   d e m a n d   is   le s s   a n d   th ac ce s s ib ilit y   o f   p etr o leu m   p r o d u cts  is   f ar   a w a y   f r o m   t h h ea p   r eq u est.  T h au g m e n tatio n   o f   g r i d   s u c h   p la ce s   b r in g   ab o u h i g h   estab lis h m en co s ts ,   less   e n er g y   d e m a n d   f o r   m o s o f   th e   ti m e.   T h is   is   t h p lace   r en e w ab le  e n er g y   s o u r ce s   ( R E S)   co m in g   to   p ictu r g iv e n   t h eir   p r ef er en ce s ,   f o r   ex a m p le,   ac ce s s ib ilit y   at  r e m o te  zo n es,  u n i m p o r tan co n ta m i n atio n   t o   t h ea r t h   a n d   le s s   o p er atin g   co s t.   I n ter n atio n al  e n er g y   a g en c y   ( I E A )   f o r ec asts   th at   p r ac ticall y   3 0 o f   t h elec tr icit y   w il p r o d u ce   f r o m   r en e w ab le  s o u r ce s   b y   y ea r   2 0 2 0   [ 1 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   343     3 6 2   344   A cc o r d in g   to   Sats a n g i   et  a l .   [ 2 ]   I n d ia  h a s   a n   a v er ag s o lar   r ad iatio n   ( SR )   is   4 . 9   k W h / m 2 /d a y   w it h   a n   av er ag s u n s h i n o f   7 . 0   h o u r s   in   d a y .   I n   I n d ia  th e   SR   is   r an g e s   f r o m   3 . 9   to   5 . 6   k W h / m 2 /d a y   d ep en d i n g   u p o n   cli m atic  co n d itio n   a n d   l o ca tio n s   [ 3 ] - [ 7 ] ,   w i th   th n o r t h - w ester n   b o r d er s   f ac in g   g r at er   s o lar   r ad iatio n .   I is   ad d itio n all y   ev al u ated   t h at  I n d ia  h as  a v er ag w in d   s p ee d   ( W S)  o f   6 . 5 8   m /s   a n d   th W r an g e s   f r o m   3 . 5   to   9 . 7 5   m / s   f r o m   n o r t h er n   b o r d er   to   s o u th er n   b o r d er ,   w i th   s o u t h er n   co astal  r e g io n   e x p er ien c ed   th h i g h est   w i n d   s p ee d   o f   9 . 7 5   m / s   [ 8 ] - [ 1 0 ] .   Dif f er e n in v est ig at io n s   h av r ec o m m e n d ed   th ar r an g e m e n o f   s o lar   p h o to v o ltaic,   w i n d   t u r b in e,   f u el  ce l a n d   o th er   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   f o r   elec tr ic  e n er g y   g e n er atio n   i n   d if f er e n p lace s   i n   I n d ia  [ 1 1 ] - [ 1 4 ] .   T h ese  r en e w ab le  e n er g y   s o u r ce s   ar w it h o u t   co n ta m i n atio n   s o u r ce s   w it h   ze r o   n atu r al  e f f ec t.  T h e y   ar u n r e s er v ed l y   ac ce s s ib le  also ,   lib er ated   f r o m   G HG  e m is s io n   [ 1 5 ] - [ 1 7 ] .   W h ile  s ev er al  w o r k s   u tili ze d   t h s i n g le   r en e w ab le  e n er g y   s o u r c b ased   p o w er   g e n er atio n   s y s te m ,   o t h er   t h o u g h t   ab o u th u tili za tio n   o f   h y b r id   elec tr ic  s y s te m   b y   co n n ec t in g   s o lar   p h o to v o ltaic   ( PV ) ,   w i n d   tu r b in e,   f u el  ce ll,   b io m a s s   an d   u ti lit y   g r id .   So m p lace s   t h d ie s el  g e n er ato r   ( DG )   an d   b atter ies   w er u tili ze d   a s   a   b ac k u p   g en er ato r   a n d   s to r ag d e v ice  f o r   p r o v id r eliab le  an d   ef f icie n t e n er g y   to   t h lo ad   d e m a n d s   [ 1 8 ] - [ 2 2 ] .   W h er ea s   th g r id   s u p p l y   is   n o ac ce s s i b le  p lace s   li k v illa g es   an d   r e m o te  ar ea s ,   th e   d iesel  g e n er at o r   in teg r ated   h y b r id   s y s te m   is   p r ef er r ed .   T h h y b r id   r en e w ab le  en er g y   s y s te m   is   ch o s e n   f o r   r ea s o n   t h at  i n cr ea s th o v er all   r eliab ilit y ,   r ed u ce   th co m p o n en t s   o f   elec tr ic  s y s te m   w h ic h   m a y   r ed u ce   th i n itial  i n v e s t m e n p r ice  o f   th e   s y s te m   [ 2 3 ] - [ 2 6 ] .   T h er is   lik e w i s th i m p ac o f   cli m ate  c o n d itio n   b ec au s o f   v ar ia n ce s   in   w in d   s p ee d   an d   s o lar   r ad iatio n .   W in d   a n d   s o l ar   b ased   r en e w ab le  s y s te m   is   estab lis h ed   i n   v ar io u s   p iece s   o f   t h w o r ld   h a v e   r eq u ir ed   th g r o w th   a n d   u s es   o f   f e w   o p ti m izatio n   m o d els  an d   s i m u latio n   to o ls   f o r   tec h n o - ec o n o m ic  an d   en v ir o n m e n tal   f ea s ib ilit y   in v esti g atio n   o f   v ar io u s   h y b r id   s tr u ct u r es  [ 2 7 ] - [ 3 2 ] .   I n   I n d ia,   m a n y   o f   t h e   in v e s ti g atio n   w er d o n i n   d if f er e n p iece s   o f   t h n a ti o n   o n   g r id   is o lated   h y b r id   s y s te m   f o r   p o w er   o p tim izatio n   b y   u s i n g   HOM E R   P r o   s im u latio n   to o [ 1 2 ] [ 1 4 ] .   T h v ast  m aj o r ity   o f   th ex a m in a tio n s   co n ce n tr ated   o n   th e   u tili za tio n   o f   h y b r id   R E S   f o r   i n cr ea s e   th p r o d u cti v it y ,   w h ile  ad j u s tin g   t h i m p ac o f   in s tab il it y   i n   t h r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   [ 3 3 ] [ 3 4 ] .   A   f e w   e x a m in a tio n s   h av b ee n   d o n in   d if f er e n p iece s   o f   th w o r ld   to   s u r v e y   t h tech n o - ec o n o m ic   an d   en v ir o n m e n tal  a n al y s i s   o f   d if f er e n h y b r id   elec tr ic  s y s te m .   G h e n ai   a n d   B etta y eb   [ 1 6 ]   ex a m i n ed   t h e   v ar io u s   co m b i n atio n   o f   h y b r i d   P V/f u el   ce ll/DG   en er g y   s y s te m .   T h e y   s h o w   t h at  s ta n d alo n s y s te m   is   h i g h   r en e w ab le  f r ac tio n ,   f ea s ib le  ec o n o m ic  w it h   en v ir o n m en tal  f r ien d l y   s y s te m   f o r   u n i v er s it y   b u ild in g   in   S h ar j ah .   Al - Ha m ad an i   [ 3 5 ]   an al y ze d   th h y b r id   d iese l/P V/ w in d /b atte r y   s y s te m s   u n d er   I r an   c li m a te  co n d itio n s   f o r   n o n - r esid en tial  co n s u m er s .   T h h y b r id   s y s te m   w as  an a l y ze d   o n   th b asis   o f   s ize  o f   t h P p an els  an d   w i n d   tu r b in e,   co s o f   e n er g y   an d   r e n e w ab le  f r ac tio n   u n d er   w i th   a n d   w ith o u b atter y   co n n ec ted   co n d itio n s .   Ho s s ain   et  a l .   [ 2 1 ]   i d en tif ied   t h r ee   r u r al  p lace s   i n   C o lo m b ia,   esti m a ted   th lo ad   d e m a n d s   a n d   o p ti m ized   t h o f f - g r id   h y b r id   r en e w ab le  en er g y   s y s t e m   u s in g   HOM E R .   T h e y   d em o n s tr atio n   t h at  co m b in a tio n   o f   h y b r id   PV / w i n d   t u r b in ( WT ) /d iesel  is   ca p it al  co s t,  n et  p r esen co s ( NP C ) ,   an d   co s o f   en er g y   ( C OE ) .   I n   an o th er   s t u d y ,   Fo d h il  et  a l .   [ 3 6 ]   ex p lo r ed   th o p ti m al  p o w er   an d   a n al y s i s   th s en s iti v it y   o f   h y b r id   P V - DG - b atter y   elec tr ic   s y s te m   b y   ap p l y i n g   p ar ticle   s w ar m   o p ti m iza tio n   ( P SO)   tech n iq u es  a n d   HOM E R   s o f t w ar f o r   r u r al   elec tr if icatio n   i n   A l g er ia.   I n   B an g lad es h ,   tec h n o - ec o n o m ic   f ea s ib ilit y   as s es s m e n t   w as  p r o p o s ed   to   f u l f ill   th e   2 4 8   k W h /d a y   en er g y   d e m an d   f o r   r e m o te  co m m u n it y   u s i n g   s ta n d alo n h y b r id   p h o to v o ltaic/ w i n d   tu r b in e/d iese g e n er ato r /b io g a s   g e n er ato r /b atter y   s y s te m   b y   Das  et  a l .   [ 3 7 ] .   I n   th is   s tan d al o n h y b r id   s y s te m   g r ee n h o u s g a s   e m is s io n   w a s   co m p ar ed   w it h   d iesel  b ased   a n d   g r id   co n n ec ted   s y s te m .   D u m an   an d   G ü ler   [ 3 8 ]   d ev elo p ed   an   o f f - g r id   s o lar   p h o to v o ltaic  s y s te m   f o r   th ap p licatio n   o f   li g h t - e m itti n g   d io d e   ( L E D )   r o ad   lig h t.   T h ey   d ec lar ed   th at  th e   p r o p o s ed   m o d el  is   ac ce p tab le  d ec is i o n   f o r   b o th   f in a n ciall y   a n d   e n v ir o n m en tall y .   Al - Ha m ad an i   [ 3 5 ]   i m p le m en ted   co m p ar a tiv e   f ea s ib ilit y   i n v e s tig a tio n   o f   g r id   i n teg r ated   a n d   is o lated   s y s te m s   u n d er   s o u th er n   I r an   cl i m a te  c o n d itio n s .   T h o p ti m a s izi n g   o f   p h o to v o ltaic  m o d u le,   w in d   an d   b atter ies  an d   also   an n u al  lo ad   g r o w t h   b y   u s i n g   HOM E R   s i m u lat io n   to o l.  L et  a l .   [ 3 9 ]   e s ti m ate d   t h h o u s in g   esta te  lo ad s   i n   ch in a n d   lo ca te  th o p ti m al   d esig n   o f   h y b r id   s y s te m   u ti l izin g   HOM E R .   T h r esu lt s   s h o w s   co s o p ti m al,   e m is s io n   o f   p o llu tio n   f o r   h y b r i d   s o lar   P V/DG/b atter y   s y s te m .   T h tech n o - ec o n o m ic  a n d   f ea s ib ilit y   a n al y s is   w as   co m p lete d   in   D o n g o la  b y   E lk ad ee m   et   a l .   [ 4 0 ]   to   an al y ze   t h tec h n o - ec o n o m ic   o f   h y b r id   P V/W T /DG/co n v er ter /b atter y   s y s te m   in   p r o v id in g   p o w er   f o r   ag r icu l tu r a n d   ir r ig atio n   ar ea .   T h ex a m i n atio n   u n co v er ed   th o p ti m al  d esi g n   an d   ec o n o m icall y   r ea s o n ab le   w it h   le v elize d   C OE   a n d   NP C   o f   0 . 3 8 7   $ /k W h   an d   2 4 . 1 6   M$   r esp ec tiv el y .   T h g r ee n h o u s g a s   e m i s s io n   i s   9 5 is   r ed u ce d   to   eq u ate  w it h   o n l y   d iese s y s te m .   tec h n o - ec o n o m ic   ex a m i n atio n   o f   g r id   is o lated   h y b r id   p h o to v o ltaic/DG/ b atter y   s y s te m   w a s   an al y ze d   i n   p lace   o f   h o u s e h o ld   lo ad   d em a n d   i n   Ur u n q i,  C h i n b y   L i   an d   Yu   [ 4 1 ] .   A   n u m er o u s   m o d els   w h ich   i n co r p o r ates  f ix ed   ax i s ,   o n ax is   a n d   t w o   ax i s   s o la r   tr ac k in g   s y s te m s ,   w er d is s ec ted   in   th i n v est ig atio n .   T h o p ti m al  ar r an g e m e n as  f ar   as  co s o f   e n er g y   w a s   th f i x ed   ax i s   s o lar   tr ac k in g   s y s te m   r a n g e s   b et w ee n   1 . 3 1 9   $ /k W h   an d   2 . 8 4 7   $ /k W h .   A   tec h n ical  an d   r elati v in v e s ti g atio n   o f   g r i d   co n n ec ted   h y b r id   r en e w ab le  en er g y   s y s te m   w as  ca r r ied   o u b y   I s la m   [ 4 2 ]   f o r   lar g o f f ice  b u ild i n g   i n   So u t h ea s ter n   i n   Fra n ce .   T h h y b r id   P V/u tili t y   g r id   s y s te m   w as  s ee n   as  th 4 3 en er g y   co n s u m p tio n   is   r ed u ce d   f r o m   u tili t y   g r id   a n d   also   m i n i m ized   t h 9 0 o f   g r ee n h o u s g as  e m i s s io n .   S h ah za d   et  a l   [ 4 3 ]   also   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8814       T ec h n o - ec o n o mic  en viro n men ta l a s s ess men t o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystem  in   … ( V e n ka ta ch a la K   M )   345   ass es s ed   o f f   g r id   h y b r id   s o lar - b io m a s s   s y s te m   f o r   p r o v id elec tr icit y   f o r   r u r al  ar ea s   i n   P ak is tan .   I n   t h i s   r ep o r th s y s te m   i n itia ca p ital   co s an d   NP C   ar ca lcu la ted   as  P K R   2 . 6 4   an d   P KR   4 . 4 8   r e s p ec tiv el y   a n d   al s o   elec tr icit y   p r o v id at  C OE   5 . 5 1   P KR /k W h   f o r   th ap p licat io n   o f   a g r icu ltu r al   p u r p o s es.  T h p er f o r m a n ce   o f   h y b r id   s o lar   p h o to v o ltaic/DG / b atter y   i n   Sab a h ,   Ma la y s ia   b y   Hala b et  a l .   [ 4 4 ]   u s i n g   HO M E R   s i m u latio n   to o l.  T h o u tco m es  s h o w s   t h h y b r id   p h o to v o ltaic/DG/ b atter y   s y s te m   co n f i g u r atio n   is   th b est  o p ti m al  d esig n   co m p ar ed   to   o v er all  co n f ig u r a tio n .   R en e w ab le  f r ac tio n   o f   th s y s te m   v al u e s   v ar ied   l ik 0 %,  3 9 . 8 9 %,  4 2 . 3 8 %,   5 9 . 2 1 %,  8 6 . 9 0 % a n d   1 0 0 d e p en d s   u p o n   d if f er e n t c o n f ig u r atio n   o f   t h h y b r id   s y s te m .   T h r elate d   in v es tig a tio n s   ta lk ed   ab o u g iv e   g o o d   f o u n d atio n   to   t h c u r r en e x a m in atio n   b y   in tr o d u ci n g   d i f f er en t   tech n o - ec o n o m ic  co n tex t u al  in v es ti g atio n s   ca r r ied   o u in   m a n y   co u n tr ies.   Fo r   th e   ex a m in at io n s   r ep o r ted   in   I n d ia,   th g o tte n   co s t   o f   e n er g y   is   m o r b ec au s w r o n g   s elec tio n   o f   eq u ip m e n a n d   co m p o n e n t s   f o r   th f ea s ib ilit y   i n v est ig at io n .   A   lar g p o r tio n   o f   th i n v e s ti g atio n s   co n ce n tr ated   o n   NP p ar ticu lar l y   in   I n d ia  co n tex tu a an al y s e s .   A cc o r d in g l y ,   i n   t h i s   ex a m i n atio n ,   HOM E R   P r o   s i m u latio n   s o f t w ar e   w a s   u s ed   to   d ef i n th e   o p ti m a d esi g n   o f   h y b r id   s o lar   p h o to v o ltaic/ w i n d /d iesel/b atter y   i n   s o u t h er n   r e g io n   o f   I n d ia,   T ir u v an n a m alai.   I is   e v alu a tes   t h tech n o - ec o n o m ic   an al y s is   d ep en d s   o n   t h m i n i m al  NP C   an d   C OE   w it h   le s s   e n v ir o n m en tal  p o llu tio n   ef f ec t s .   T h v ar io u s   co n f i g u r atio n   w er s i m u late d   an d   th o p ti m al   co n f i g u r atio n   f o r   t h i n v e s ti g atio n   p lace   is   t h h y b r id   P V/W T / DG - b atter y   w i th   NP C   an d   C OE   ar e   $28 . 9 4 4 . 8 0 0   an d   0 . 1 2 6 6   $ /k W h   in   t h at  o r d er .       2.   ST UDY  AREA A ND  L O AD  P RO F I L E   D E S CRIP T I O N   T h g r id   is o lated   h y b r id   P V/ W T / DG - b atter y   is   d e s ig n ed   t o   m ak e   av a ilab le  elec tr icit y   f o r   A r u n ai   E n g i n ee r i n g   C o lleg ( E d u ca ti o n al  I n s t itu tio n )   i n   Vel u   Nag a r   v illag e,   T ir u v a n n a m alai  w it h   latitu d 1 2 0 1 1 . 6   an d   lo n g it u d 7 9 0 5 . 0   E .   T h I n s ti tu t io n   i s   lo ca ted   i n   No r th - W est  r eg io n   o f   T am iln ad u   a n d   lo ca ted   in   w e s ter n   m o u n tai n o u s   h il ls ,   w h ich   h as  h u g a m o u n t o f   s o lar   p o ten tial   an d   w i n d   p o ten tial.   T h A r u n a E n g in ee r i n g   C o lleg e   w as  estab li s h ed   in   t h e   y ea r   o f   1 9 9 3 ,   t o tal  ar ea   o f   ar o u n d     1 0 5 . 5 0   s q . m .   Sp an n i n g   ar ea   f o r   ac ad e m ic,   h o s tel s ,   p la y g r o u n d   an d   a m e n itie s   p u r p o s es.  T h i n s tit u tio n   co n s is ts   o f   s e v er al  b u ild in g s   a n d   ea ch   b u ild i n g   co n s is t s   o f   t h r ee   to   f o u r   f lo o r s .   T h m o s o f   t h b u i ld in g s   ar e   u s ed   f o r   t h ac ad e m ic s   p u r p o s an d   f e w   b u ild i n g s   ar u s ed   f o r   th h o s tel  a n d   ad m i n is tr a tiv p u r p o s es.  T h e   elec tr icit y   i s   n ee d s   f o r   ac ad e m ics,  ad m in i s tr ati v an d   h o s t el  b u ild in g s   f o r   v ar io u s   elec t r ical  ap p lian ce s   at   d if f er e n ti m d u r atio n .   T h ac ad em ics  an d   ad m i n i s tr ati v b u ild in g s   e n er g y   co n s u m p tio n   is   r elati v el y   h i g h   d u to   m o r n u m b er   o f   li g h t s ,   air   co n d itio n er ,   lifts,  co m p u te r s   an d   elec tr ical  m o to r s   at  ti m d u r atio n   b et w ee n   f r o m   8 . 0 0   a m   to   5 . 3 0   p m .   I n   h o s tel  b u ild in g s   m o s tl y   li g h l o ad s ,   air   co o ler s   an d   w ater   h e ater   ar co n s u m i n g   elec tr ical  en er g y   at  ti m d u r ati o n   b et w ee n   f r o m   5 . 0 0   p m   to   9 . 0 0   am .     T h to tal  lo ad   an d   en er g y   co n s u m p t io n   o f   t h ad m in is tr ati v b u ild in g   is   1 9 . 8 7 9 4   k W   a n d   en er g y   co n s u m p tio n   1 5 8 . 8 7 3   k W h /d a y ,   w h ile  t h to tal  lo ad   an d   en er g y   co n s u m p tio n   f o r   ac ad em ic  an d   h o s tel   b u ild in g s   ar 3 5 5 . 8 7 8 5   k W   an d   1 4 9 0 . 9 3 1 2   k W ,   2 6 4 9 . 7 1 9   k W h /d a y   an d   8 5 2 7 . 0 1 0 8   k W h /d ay   a s   p r esen ted   i n   T ab le  1 .   T h o v er all  th r ee   b u ild in g s   to tal  e n er g y   co n s u m p tio n   p er   d ay ,   p ea k   lo ad   an d   av er ag e n er g y   c o n s u m p tio n   ar 1 1 3 3 5 . 5 1 2 8   k W /d a y ,   1 , 7 6 9 . 8 7   k W   an d   4 7 2 . 3 1   k W /d ay   w i th   lo ad   f ac to r   o f   0 . 2 7 ,   1 5 h o u r - h o u r   an d   1 0 d a y   to   d a y   r an d o m   v ar iab le  w er u s ed   to   en ab le  t h lo ad   d ata  to   h a v s o m d eg r ee   o f   v ar iab ilit y   at  d if f er e n ti m es  o f   th y ea r .   T h lo ad   d ata   is   s er v ed   in to   th HOM E R   s o f t w a r f o r   th g r ap h ical   r ep r esen tatio n   o f   t h h o u r l y   a n d   m o n th l y   lo ad   p r o f iles   as il lu s tr ated   in   Fi g u r 1 .           Fig u r 1 .   T h d aily   an d   m o n t h l y   elec tr ic  lo ad   p r o f ile  o f   A r u n ai  E n g i n ee r i n g   C o lleg e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   343     3 6 2   346   T ab le   1 .   T h esti m ated   elec tr i c   lo ad   d em an d   p r o f ile  f o r   A r u n ai  E n g i n ee r in g   C o lle g e   B u i l d i n g s   Ty p e   o f   L o a d s   R a t i n g   o f   l o a d s (W )   N o .   o f   L o a d s   T o t a l   L o a d P o w e r   ( k W )   O p e r a t i n g   t i me   ( h / d a y )   En e r g y   C o n s u mp t i o n   ( k W h / d a y )   T o t a l   e n e r g y   c o n su mp t i o n   ( k W h / d a y )   A d mi n i s t r a t i v e   b u i l d i n g   L i g h t   ( B u i l d i n g   i n s i d e )   40   35   1 . 4 0   9   1 2 . 6 0   1 5 8 . 7 8 3   L i g h t   ( S t r e e t )   40   8   0 . 3 2   13   4 . 1 6   F a n   60   24   1 . 4 4   9   1 . 2 9 6   C o mp u t e r   1 1 0   16   1 . 7 6   9   1 5 . 8 4   P r i n t e r   2 5 0   4   1 . 0 0   9   9 . 0 0   S c a n n e r   12   4   0 . 0 4 8   9   0 . 4 3 2   X e r o x   mac h i n e   9 3 0   1   0 . 9 3 0   6   5 . 5 8   A i r   c o n d i t i o n e r   1 7 4 0   6   1 0 . 4 4   8   8 3 . 5 2   W a t e r   p u r i f i e r   7 0 0   1   0 . 7 0   9   6 . 3 0   W a t e r   p u m p   1 4 9 1 . 4   1   1 . 4 9 1 4   1   1 . 4 9 1 4   R e f r i g e r a t o r   2 5 0   1   0 . 2 5   24   6 . 0 0   O t h e r   so c k e t   l o a d s       0 . 1 0   9   0 . 9 0   A c a d e mi c   b u i l d i n g   L i g h t   ( B u i l d i n g   i n s i d e )   40   4 7 8   1 9 . 1 2   9   1 7 2 . 0 8     2 6 4 9 . 7 1 9   L i g h t   ( S t r e e t )   40   1 0 8   4 . 3 2   13   5 6 . 1 6   F a n   60   4 9 7   2 9 . 8 2   9   2 6 8 . 3 8   C o mp u t e r   1 1 0   4 2 8   4 7 . 0 8   9   4 2 3 . 7 2   P r i n t e r   2 5 0   43   1 0 . 7 5   9   9 6 . 7 5   S c a n n e r   12   43   0 . 5 1 6   9   4 . 6 4 4   X e r o x   mac h i n e   9 3 0   2   1 . 8 6   6   1 1 . 1 6   P r o j e c t o r   2 8 2   72   2 0 . 3 0 4   4 . 5   9 1 . 3 6 8   A i r   c o n d i t i o n e r   1 7 4 0   36   6 2 . 6 4   9   5 6 3 . 7 6   W a t e r   p u r i f i e r   7 0 0   9   6 . 3 0   9   5 6 . 7 0   W a t e r   p u m p   3 7 2 8 . 5   1   3 . 7 2 8 5   2   7 . 4 5 7   L a b o r a t o r y   L o a d s       1 4 9 . 1 4   6   8 9 4 . 8 4   O t h e r   so c k e t   L o a d s       0 . 3 0   9   2 . 7 0   H o st e l   b u i l d i n g   L i g h t   40   1 9 4 0   7 7 . 6 0   7 . 5   5 8 2 . 0 0   8 5 2 7 . 0 1 0 8   F a n   60   9 0 0   5 4 . 0 0   15   8 1 0 . 0 0   L a p t o p   65   1 4 0 0   9 1 . 0 0   7   6 3 7 . 0 0   P r i n t e r   2 5 0   20   5 . 0 0   2   1 0 . 0 0   S c a n n e r   12   20   0 . 2 4 0   2   0 . 4 8   X e r o x   mac h i n e   9 3 0   2   1 . 8 6 0   2   3 . 7 2   A i r   c o n d i t i o n e r   1 7 4 0   2 0 0   3 4 8 . 0 0   11   3 8 2 8 . 0 0   W a t e r   p u r i f i e r   7 0 0   24   1 6 . 8 0   10   1 6 8 . 0 0   W a t e r   p u m p   3 7 2 8 . 5   2   7 . 4 5 7   2   1 4 . 9 1 4   W a t e r   h e a t e r   4 0 0 0   60   2 4 0 . 0 0   1 . 5   3 6 0 . 0 0   W a sh i n g   M a c h i n e   1 3 0 0   10   1 3 . 0 0   13   1 6 9 . 0 0   I r o n   b o x   7 0 0   9 0 0   6 3 0 . 0 0   3   1 8 9 0 . 0 0   R e f r i g e r a t o r   2 5 0   4   1 . 0 0   24   2 4 . 0 0   G Y M   mac h i n e r y   3 7 2 . 8 5   12   4 . 4 7 4 2   4   1 7 . 8 9 6 8   O t h e r   so c k e t   l o a d s       0 . 5 0   24   1 2 . 0 0           O v e r a l l   t o t a l       1 1 3 3 5 . 5 1 2 8       3.   SO L AR  AN WI N P O T E NT I A L   AS SE SS M E NT   T o   d esig n   s o lar   P s y s te m ,   th i n f o r m atio n   o n   t h S R   a n d   clea r n ess   i n d ex   o f   t h p ar tic u lar   s ite  i s   r eq u ir ed .   T h o p en n ess   o f   t h i s   s o lar   p o ten tial   is   d ictated   b y   th ac ce s s ib ili t y   o f   e n o u g h   d a y li g h t   h o u r s   i n   t h e   zo n [ 4 5 ] .   Fo r   th is   ev al u atio n ,   [ 4 6 ]   th i n f o r m atio n   u t ilized   f o r   th e   i n v e s ti g atio n   w as   ac q u ir ed   f r o m   n atio n al  ae r o n au tics   a n d   s p ac ad m i n is tr atio n   ( N A S A )   u t ilizi n g   t h la titu d an d   lo n g it u d o f   t h ar ea .   T h ch o s ar ea   is   in   T ir u v a n n a m a lai  ar r an g ed   at  latitu d 1 2 0 1 1 . 6   an d   lo n g it u d 7 9 0 5 . 0   E   w it h   th f o r ec ast  d ail y   a v er ag S R   is   5 . 1 4   k W / m 2 /d a y .   T h t w e n t y   t w o   y ea r s   th av er a g v al u o f   th s o lar   d ata  w a s   g ai n ed   f r o m   N A S A   b y   m ea n s   o f   HOM E R   P r o   s o f t w ar e,   th s o lar   d ata   in f o r m at io n   co m p r is i n g   o f   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8814       T ec h n o - ec o n o mic  en viro n men ta l a s s ess men t o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystem  in   … ( V e n ka ta ch a la K   M )   347   clea r n ess   i n d ex   a n d   s o lar   r ad iatio n   r an g es  f r o m   0 . 4 5 4   to   0 . 6 3 4   an d   3 . 9 9   k W / m 2 /d a y   t o   6 . 4 3   k W / m 2 /d a y   r esp ec tiv el y   as  in tr o d u ce d   i n   Fig u r 2 .   T h lo n g   s tr etc h   o f   No v e m b er   h as  t h lea s S R   i s   3 . 9 9   k W /m 2 /d a y   a n d   th p er io d   o f   Ma r ch   h as  t h m o s ele v ated   SR   e s ti m atio n   o f   6 . 4 3   k W /m 2 /d a y .   I n   a n y   ca s e,   th m o n t h   h a v i n g   least SR   i s   s ti ll th s o lar   s y s te m   ca n   b u s ed   to   g en er ate  elec tr icit y .   W in d   is   an o t h er   r en e w ab le   r eso u r ce   t h at  ca n   b tac k led   f o r   p o w er   g e n er atio n .   W i n d   t u r b in es   ar e   co m b i n ed   w it h   in b u ilt  g e n er ato r s   w h ic h   tr a n s f o r m s   t h w i n d   en er g y   i n to   elec tr ical  e n er g y   [ 9 ] .   T o   g en er ate  ef f ec tiv e   elec tr ical  e n er g y   f r o m   t h w i n d   s y s te m ,   t h e v alu atio n   p lace   m u s h a v t h e s s en tial  w i n d   s p ee d   to   b d r iv in g   t h w i n d   t u r b in e.   T h n o n - id e n tical  w i n d   t u r b in es  ar ex is f o r   elec tr ic  p o w er   g en er atio n   an d   ca n   w o r k   at  d i f f er e n w i n d   s p ee d   b d ec id ed   b y   m a n u f ac t u r er s ,   th e   w i n d   s p ee d   f o r   w in d   t u r b in ac t iv it y   m a y   d if f er   b et w ee n   2 . 5   m / s   cu t - i n   W an d   2 5   m / s   cu t - o u W [ 1 0 ] .   I n   th is   ev al u atio n ,   t h av er ag w i n d   s p ee d   o f   th Ass a m   E n g i n ee r in g   C o lle g ( A E C )   ca m p u s   lo ca tio n   3 . 2 9   m / s   at  5 0   m   h ei g h t.  T h W ch an g es   b et w ee n   2 . 6 5   an d   3 . 9 5   m /s   f o r   t h w h o le  y ea r   i n   t h i s   lo ca tio n   [ 4 6 ] .   T h i n f o r m atio n   u tili ze d   f o r   th i s   i n v e s ti g atio n   w as   ac q u ir ed   f r o m   N AS A   b y   m ea n s   o f   HOM E R   P r o   s o f t w ar e,   t w e n t y   t w o   y ea r s   a v er ag w in d   s p ee d   in f o r m atio n   ch an g es   b et w ee n   2 . 6 5   an d   3 . 9 5   m /s   as   in tr o d u ce d   in   Fi g u r e   3 .   T h er is   lo w er   W S   t h m o n t h   o f   No v e m b er   h av i n g   an   av er a g W o f   2 . 6 5   m /s   a n d   h i g h er   W o f   3 . 9 5   m /s   d u r i n g   th p er io d   o f   Ma y .   Ho w e v er ,   th e   av er ag w i n d   s p ee d   o f   t h i n v esti g atio n   p lace   f al ls   i n s id th n ec e s s ar y   w i n d   s p ee d   th a ca n   b u ti lized   to   ex p lo i t e n er g y   to   g e n er ate  elec tr icit y .           Fig u r e   2 .   Mo n th l y   av er a g s o l ar   r ad iatio n   an d   clea r n ess   i n d e x   in   A r u n a i E n g in ee r i n g   C o lle g e           Fig u r e   3 .   Mo n th l y   av er a g w i n d   s p ee d   an d   te m p er atu r i n   Ar u n ai  E n g i n ee r i n g   C o lleg e       4.   DE S I G AND  SP E CIF I CA T I O D E SCR I P T I O O F   H YB RID SYS T E M   T h g r id   is o lated   h y b r id   elec tr ic  en er g y   s y s te m   co m p r is i n g   o f   p h o to v o ltaic  ar r ay s ,   w i n d   g en er ato r ,   d iesel  g en er ato r ,   b atter y ,   co n v er ter ,   DC   b u s ,   AC   b u s   an d   elec tr ic  lo ad   as  a p p ea r e d   in   Fig u r e   4 .   T h b atter ies  ar u s ed   to   s to r th s u r p lu s   e n er g y   th a ca n   u tili ze d   w h ile  t h s o lar   p h o to v o ltaic  a n d   w in d   g en er ato r   s y s te m s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   343     3 6 2   348   ar n o ca p ab le  t o   en co u n ter   th lo ad   d em a n d ,   w h ile  th d iesel  g e n er ato r   f ills   i n   as  r ein f o r ce m en p o w er   f le x ib l y   w h e n   th s o lar ,   w i n d   an d   th e   b atter ies  al s o   n o ca p ab le   to   en co u n ter   lo ad   r eq u ir e m e n ts .   Var io u s   co m b i n atio n   o f   h y b r id   f r a m e w o r k s   h a v b ee n   p r o p o s ed   i n   v ar io u s   p iece s   o f   t h g lo b d ep en d en o n   th e   ac ce s s ib le  r en e w ab le  r eso u r ce s   in   th o s r eg io n s   [ 4 7 ] [ 4 8 ] .   I n   I n d ia,   f e w   i n v e s ti g atio n s   h av li k e w i s b ee n   co m p l eted   u til izin g   t h ac ce s s ib le  r en e w ab le  r eso u r ce s   [ 1 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 2 7 ] .   I n   th i s   as s ess m en HOM E R   P r o   is   u ti lized   to   d esig n   th h y b r id   P V - WT - DG - b atter y   s y s te m   an d   a n al y s is   t h tec h n o - ec o n o m ic  f ea s ib ilit ies,   o p tim izatio n   o f   p o w er   an d   s e n s it iv i t y .   I s i m u lat es  v ar io u s   f r a m e w o r k   d esig n s   u tili z in g   s o u r ce s   o f   in f o ,   f o r   ex a m p le,   cli m ate  i n f o r m atio n   f o r   th c h o s lo ca tio n ,   c o m p o n en tec h n ical  s p ec i f ic atio n s ,   co s o f   t h e   co m p o n e n t s   an d   lo ad   in f o r m atio n .   HOM E R   P r o   s o f tw ar s i m u lates  t h w id r an g o f   f r a m e w o r k   ar r an g e m en t s   a n d   c h o o s es  o p ti m al  d es ig n   w it h   t h le s s   NP C   an d   lev elize d   C OE .   Fi g u r e   5   p r esen t s   t h e   ar ch itect u r o f   th HOM E R   P r o   s o f t w ar f o r   tech n o - ec o n o m ic  ass es s m en t.            Fig u r e   4 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   h y b r id   P V - WT - DG - b atter y   s y s te m       T e c h n i c a l ,   E c o n o m i c ,   E n v i r o n m e n t a l   a n d   S e n s i t i v i t y   A n a l y s i s   o f   H y b r i d   S o l a r   P V / W i n d / D i e s e l / B a t t e r y   S y s t e m   f o r   A r u n a i   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   T a m i l n a d u S i t e   L o c a t i o n A v a i l a b i l i t y   o f   R e n e w a b l e   E n e r g y   R e s o u r c e s   ( S o l a r   R a d i a t i o n ,   W i n d   S p e e d ,   T e m p e r a t u r e )   o b t a i n   f r o m   N A S A E l e c t r i c   L o a d   D e m a n d   P r o f i l e   f o r   A r u n a i   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e S e l e c t i o n   o f   R e n e w a b l e   E n e r g y   S y s t e m   C o m p o n e n t s   f r o m   H o m e r   P r o   L i b r a r y R e n e w a b l e   E n e r g y   S y s t e m   C o m p o n e n t s   a n d   F u e l   C o s t   D e t a i l s V a r y   t h e   S e n s i t i v i t y   V a r i a b l e s   ( S o l a r   R a d i a t i o n ,   W i n d   S p e e d ,   T e m p e r a t u r e ,   F u e l   C o s t   a n d   R E   C o m p o n e n t s   C o s t ) P e r f o r m a n c e   E v a l u a t i o n   o f   H y b r i d   s y s t e m   U s i n g   H o m e r   P r o T e c h n i c a l   P e r f o r m a n c e   A n a l y s i s   P a r a m e t e r s E c o n o m i c   P e r f o r m a n c e   A n a l y s i s P a r a m e t e r s E n v i r o n m e n t   P e r f o r m a n c e   A n a l y s i s   P a r a m e t e r s 1 .   O p t i m u m   C o n f i g u r a t i o n 2 .   S i z i n g   o f   t h e   S y s t e m 3 .   E n e r g y   P r o d u c t i o n   f r o m   R E 4 .   E x c e s s   E n e r g i e s 5 .   R e n e w a b l e   F r a c t i o n s 1 .   C a p i t a l   C o s t 2 .   R e p l a c e m e n t   C o s t 3 .   O p e r a t i o n   a n d   M a i n t e n a n c e   C o s t 4 .   N e t   P r e s e n t   C o s t 5 .   C o s t   o f   E n e r g y 6 . F u e l   C o s t   S e n s i t i v i t y   A n a l y s i s 1 .   C a r b o n   D i o x i d e C a r b o n   2 .   M o n o x i d e U n b u r n e d   3 .   H y d r o c a r b o n P a r t i c u l a t e   4 .   M a t t e r S u l f u r   D i o x i d e 5 .   N i t r o g e n   O x i d e s     Fig u r e   5 .   A r ch itectu r o f   t h HOM E R   P r o   o p e r atio n   f o r   A r u n ai  E n g in ee r i n g   C o lle g e       4 . 1 .   O utput   po w er   o f   t he  s o la ph o t o v o lt a ic  a rr a y   T h o u tp u t p o w er   o f   th s o lar   p h o to v o ltaic  ar r a y   is   ca lc u late d   b y   ( 1 )   [ 1 2 ] [ 3 5 ]   in   HOM E R   P r o .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8814       T ec h n o - ec o n o mic  en viro n men ta l a s s ess men t o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystem  in   … ( V e n ka ta ch a la K   M )   349   =   ( ,  ) [ 1 + ( ,  ) ]   ( 1 )     W h er Y PV,   f PV,   G an d   G T,   S T ar th P ar r a y   r ated   ca p ac it y ,   d er atin g   f ac to r ,   ac tu a S R   an d   te s co n d itio n   SR   r esp ec ti v el y .   T an d   T c,   S TC,   α p,   ar th ac t u al  a n d   s ta n d ar d   test   co n d itio n   ce ll   te m p er at u r an d   te m p er at u r e   co ef f icie n t r esp ec ti v el y .   I n   th i s   as s es s m e n t,  T at3 0 5 T P3 0 5 L B Z ,   r atin g   o f   0 . 3 0 5   k W p   f lat  p late  p h o to v o ltaic  p an el  is   s elec te d   an d   it s   ca p ital   co s t,  o p er atio n   an d   m ai n te n an ce   co s t   ( &   M) ,   r ep lace m en t   co s t   ( R C )   a n d   o th er   tech n ical   pa r am eter s   d etails  ar i n tr o d u ce d   in   T ab le  2 .   T h m a x i m u m   ca p ac it y   o f   t h p h o to v o ltai s y s te m   co n s id er ed   f o r   th is   a s s e s s m en t is 3 5 0 0   k W .       T ab le.   2 .   T ec h n ical  an d   ec o n o m ic  p ar a m eter s   d etai l s   o f   s o lar   p h o to v o ltaic  s y s te m   P a r a me t e r   S p e c i f i c a t i o n   M o d e l   T a t 3 0 5 T P 3 0 5 L B Z   ( T a t 3 0 5 )   M a n u f a c t u r e r   T a t a   P o w e r   S o l a r   S y st e ms   P a n e l   Ty p e   F l a t   P l a t e   R a t e d   C a p a c i t y   ( k W )   0 . 3 0 5   O p e r a t i n g   T e mp e r a t u r e   ( ° C)   4 8 . 8   T e mp e r a t u r e   C o e f f i c i e n t     - 0 . 4 3 8 3 0 0   Ef f i c i e n c y   ( %)   13   C a p i t a l   c o st   ( $ / k W p )   1 , 5 0 0   R e p l a c e me n t   c o st   ( $ / k W p )   1 , 2 0 0   O & M   c o st   ( $ / k W p / y e a r )   25   D e r a t i n g   F a c t o r   ( %)   85   L i f e   t i me   ( y e a r s)   25       4 . 2 .   O utput   po w er   o f   t he  w ind   g e nera t o r   T h W S in   w i n d   tu r b in h u b   w a s   ass e s s ed   b y   HOM E R   P r o   as  ( 2 )   [ 1 2 ] [ 35] .      =  (  / 0 )  ( / 0 )   ( 2 )     W h er U anem   is   W S,  Z ane m   is   h eig h o f   th a n e m o m eter ,   Z hub  is   h ei g h o f   t h h u b   an d   Z is   le n g th   o f   th e   s u r f ac e.   T h w i n d   s y s te m   o u tp u t p o w er   is   d eter m in ed   as  ( 3 ) .      = ( 0 )  ,    ( 3 )     W h er P WTG,   S TP   is   o u tp u t p o w er   o f   t h w i n d   t u r b in at  s ta n d ar d   co n d itio n s   ar d eter m in e d   u tili zi n g   th w i n d   tu r b in es o u tp u t p o w er   cu r v e,   ρ   is   ac tu al  air   d en s it y   a n d   ρ is   air   d en s it y   at  s ta n d ar d   co n d itio n s .   I n   th is   a s s es s m en s elec ted   g en er ic  1 0   k W   w in d   t u r b in e   f r a m e w o r k   w h ic h   is   ch o s e n   d e p en d en o n   th c u t - i n   a n d   cu t - o u W o f   th e   w i n d   tu r b i n e,   h e ig h o f   W T   an d   co s o f   t h W T .   Fig u r e   6   r ep r esen t s   t h e   ch ar ac ter is tic  c u r v o f   th W T .   T h tech n ical  p ar a m eter s   o f   th W T ,   C C ,   R C ,   O   &   co s ar in tr o d u ce d   in   T ab le  3 .           Fig u r 6 .   C h ar ac ter is t ic  cu r v o f   th e   1 0   k W   g e n er ic  w i n d   tu r b i n e   T ab le  3 .   T ec h n ical  an d   ec o n o m ic  p ar a m eter s   d etail s   o f   w in d   t u r b in e   P a r a me t e r   S p e c i f i c a t i o n   M o d e l   G e n e r i c   1 0   k W   ( G 1 0 )   M a n u f a c t u r e r   G e n e r i c   R a t e d   C a p a c i t y   ( k W )   10   C a p i t a l   c o st   ( $ )   45 . 000   R e p l a c e me n t   c o st   ( $ )   45 . 000   O & M   c o st   ( $ / y e a r )   1 5 0   H u b   H e i g h t   ( m)   24   L i f e   t i me   ( y e a r s)   20           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   343     3 6 2   350   4 . 3 .   Diesel g ener a t o r   T h ess en tial  b ac k - u p   p o w er   s o u r ce ,   d iesel  g e n er ato r s   h a v e   b ee n   g en er all y   u tili ze d   i n   h y b r id   p o w er   g en er atio n   s y s te m   s o   as  to   i m p r o v th r eliab ilit y   o f   t h s y s te m .   I n   th i s   as s es s m e n t,  5 0 0   k W   d iesel  g e n er ato r s   w er c h o s en   to   f u l f ill  p ea k   l o ad   d em a n d   o f   1 7 6 9 . 8 7   k W   w it h   1 0 o f   o p er atin g   r eser v ca p ac it y .   T h f u el  u tili za t io n   o f   t h DG  is   id en ti f ied   w ith   t h r ated   p o w er   an d   o u tp u p o w er s ,   w h ich   ca n   b d eter m i n ed   as   ( 4 )   [ 3 5 ] .      =  +     ( 4 )     Her e,   P DG - rated,   P DG - out  ar th g en er ato r   r ated   p o w er   an d   g e n er ato r   o u tp u p o w er .   E f f icie n c y   o f   t h e   d iesel g e n er ato r   is   d eter m in ed   b y   u tili z in g   t h d er iv ed   eq u ati o n   [ 3 5 ] .      = 3 . 6     ( 5 )     Her e,   ρ fue   is   th d en s it y   o f   t h e   f u el  ( k g / m 3 )   an d   H L - fue   ( MJ /k g )   is   th lo w er   w ar m in g   o f   t h f u el.   T h DG  ef f icie n c y   cu r v as  p r ese n ted   in   Fi g u r e   7   an d   tec h n ical   p ar am eter s   o f   t h d iesel   g e n er ato r ,   C C ,   R C ,   O   &   co s t,  f u el  co n s u m p tio n   an d   o th er   p ar am eter s   ar in tr o d u ce d   in   T ab le  4 .           Fig u r e   7 .   E f f icie n c y   cu r v o f   5 0 0   k W   d iesel g en er ato r       T ab le   4 .   T ec h n ical  an d   ec o n o m ic  p ar a m et er s   d etail s   o f   d ies el  g en er ato r   P a r a me t e r   S p e c i f i c a t i o n   M o d e l   G e n e r i c   5 0 0   k W   F i x e d   C a p a c i t y   G e n se t   C a p a c i t y   ( k W )   5 0 0   F u e l   D i e se l   F u e l   c u r v e   i n t e r c e p t   ( L / h r )   7   F u e l   c u r v e   sl o p   ( L / h r / k W )   0 . 2 4 4     C O   ( g / L   f u e l )   1 3 . 5 6 6   U n b u r n e d   H C   ( g / L   f u e l )   0 . 7 2   P a r t i c u l a t e   ( g / L   f u e l )   0 . 1 1 6   F u e l   su l f u r   c o n v e r t e d   t o   P M   ( %)   2 . 2   N O x   ( g / L   f u e l )   2 . 6 0   L o w e r   h e a t i n g   v a l u e   ( M J/ k g )   4 3 . 2   D e n si t y   ( k g / m 3 )   8 2 0   C a r b o n   c o n t e n t   ( %)   88   S u l f u r   c o n t e n t   ( %)   0 . 4   C a p i t a l   c o st   ( $ )   2 0 0 . 0 0 0   R e p l a c e me n t   c o st   ( $ )   2 0 0 . 0 0 0   O & M   c o st   ( $ / o p . h o u r )   5   M i n i m u m   l o a d   r a t i o   ( %)   25   F u e l   P r i c e   ( $ / L )   0 . 8 6   L i f e   t i me   ( h o u r s)   15 . 000           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8814       T ec h n o - ec o n o mic  en viro n men ta l a s s ess men t o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystem  in   … ( V e n ka ta ch a la K   M )   351   4 . 4 .   B a t t er y   cha rg a nd   dis cha rg po w er   A   b atter y   m ax i m u m   c h ar g p o w er   ( P batt,   cm ax )   is   m ea s u r ed   u s i n g   HOM E R   P r o   is   th b as o f   th r ee   d is tin ct  l i m its   o n   t h b atter ies  P batt,   cm ax ,   to   b s p ec if ic  [ 1 2 ] ,   [ 3 5 ] .      (  , ,  ,  , ,  ,  , ,  )  , ,   ( 6 )   W h er e ,     ,  ,  = 1  +  ( 1  ) 1  + (  1 +  )   ( 7 )     ,  ,  = ( 1  ) (    ( 8 )     ,  ,  =  1000   ( 9 )     , = ,    ( 1 0 )     W h er e,   Q 1 ,   Q   an d   Q m ax   ar e   th e   ac ce s s ib le  e n er g y ,   s u m   o f   e n er g y   an d   ca p ac it y   o f   th e   b atter y   b an k   r esp ec tiv el y .   c,   k   an d   α ar t h ca p ac it y   r atio ,   co n s tan r at an d   m a x i m u m   r ate  o f   ch ar g e .   A d d itio n a ll y ,   t,  N batt,   I m ax,   V nom ,   g batt,   c,   g batt,   rt  ar s tep   ti m e,   b atter y   q u a n tit y ,   b atter y   n o m in al  v o lta g e,   b atter y   c h ar g e f f icie n c y   an d   r o u n d - tr ip   ef f icie n c y   r e s p ec tiv el y .   T h m ax i m u m   d is ch ar g p o w er   ( P batt,   dm ax )   o f   t h b atter y   b an k s   a s   ca lcu lated   as   ( 1 1 ) ,   ( 1 2 )   an d   ( 1 3 ) .      , ,  ,  ,    ( 1 1 )     W h er e ,     ,  ,  = 1   1  + (  1 +  )   ( 1 2 )     , = ,   ( 1 3 )     I n   th is   as s es s m en t,  P o w er Saf SB 3 9 0 0   lead - ac id   b atter y   w it h   1 2   V,   m a x i m u m   ca p ac it y   is     4 3 0 0   A h   an d   n o m i n al  ca p ac i t y   o f   5 1 . 6   k W h   i s   s e lecte d   f o r   s i m u latio n .   T h r o u n d - tr ip   ef f icie n c y   o f   t h is   b atter y   is   9 7 w it h   m i n i m u m   s tate   o f   c h ar g e   ( SO C )   v a lu e   is   3 0 %.  T h tec h n ical  a n d   ec o n o m ic  p ar a m eter s   d etails ar in tr o d u ce d   in   T ab le  5 .   Fig u r e   8   s h o w s   t h ca p ital  an d   r ep lace m en t c o s v ar iatio n   cu r v e.           Fig u r e   8 .   C o s t c u r v o f   th P o w er Sa f SB S 3 9 0 0   lead - ac id   b atter y   T ab le   5 .   T ec h n ical  an d   ec o n o m i p ar a m eter s   d etail s   o f   b atter y   P a r a me t e r   S p e c i f i c a t i o n   N o mi n a l   v o l t a g e   ( V )   12   N o mi n a l   c a p a c i t y   ( k W h )   5 1 . 6   M a x i m u m   C a p a c i t y   ( A h )   4 . 3 E + 03   C a p a c i t y   r a t i o   0 . 2 9 8   R a t e d   c o n st a n t   ( 1 / h r )   1 . 9 5   R o u n d t r i p   e f f i c i e n c y   ( %)   97   M a x i m u m   c h a r g e   c u r r e n t   ( A )   3 . 9   E + 03   M a x i m u m   d i sc h a r g e   c u r r e n t   ( A )   4 . 6   E + 03   M a x i m u m   c h a r g e   r a t e   ( A / A h )   1   C a p i t a l   c o st   ( $ )   7 2 0 0   R e p l a c e me n t   c o st   ( $ )   7 2 0 0   O & M   c o st   ( $ / y e a r )   0   T h r o u g h p u t   ( k W h )   55 . 1 3 4 . 6 0   M i n i m u m   S O C   ( %)   30   L i f e   t i me   ( y e a r s)   15         4 . 5 .   Co nv er t er   T h er ar e   t w o   en er g y   co n v er s io n   in   t h elec tr ic  s y s te m   s u ch   as  DC - AC   an d   A C - D C   co n v er s io n .   C o n s eq u en tl y ,   an   in v er ter   a n d   r ec tif ier   ar f u n d a m en tal.   I n   t h is   ass e s s m e n a   Del8 2 . 7 6 4   co n v er ter ,   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   343     3 6 2   352   r ec tif ier   h ad   1 0 0 li m it  co m p ar ativ w ith   th i n v er ter   an d   its   ef f icie n c y   w as  9 8 . 5 an d   co n v er ter   li f eti m w a s   1 5   y ea r s .   T h co n v er ter   tech n ica l a n d   ec o n o m ical  p ar a m eter s   ar in tr o d u ce d   in   T ab le  6 .       T ab le   6 .   T ec h n ical  an d   ec o n o m ic  p ar a m eter s   d etail s   o f   co n v er ter   P a r a me t e r   S p e c i f i c a t i o n   M o d e l   D e l 8 2 . 7 6 4   M a n u f a c t u r e r   D e l t a   El e c t r o n i c s   C a p i t a l   c o st   ( $ / k W )   2 2 0   R e p l a c e me n t   c o st   ( $ / k W )   2 2 0   O & M   c o st   ( $ / y e a r )   10   Ef f i c i e n c y   ( %)   9 8 . 5 0   L i f e   t i me   ( y e a r s)   15       4 . 6 .   E co no m ic  ev a lua t io n o f   t he  s y s t e m   T h NP C   in clu d es  tr an s f o r m a tio n   o f   ev er y   s in g le  y ea r l y   ad v an ta g an d   co s ts   s tr ea m   h ap p en in g   at   v ar io u s   f o c u s es  in   th e x i s ten ce   ti m o f   t h p r o j ec to   th eir   cu r r en v al u co u n ter p ar ts   an d   in clu d i n g   t h e m   to   g et  t h o v er all  w o r t h   ev er y t h i n g   b ei n g   eq u al  a n d   ex p e n s es  o f   th p r o j ec w h ich   is   m at h e m atica ll y   co m p o s ed   as   ( 1 4 )   [ 3 5 ] .      = ( 1 + ) = 1 0   ( 1 4 )     Her R t,   C t ,   I ,   I 0   an d   a r t h in co m e,   ex p en s e,   r ate  o f   i n ter est,  in itial  co s an d   p r o j ec lif ti m r esp ec tiv el y .   T h C OE   i s   ac q u ir ed   b y   i n cl u d in g   u p   t h n et   co s ts   y ea r l y   p r e m i s an d   p ar titi o n s   it  b y   t h e   y ea r l y   p r o v id ed   en er g y   as   ( 1 5 ) .      =  +  +  +     ( 1 5 )     W h er e ,      = ( 1 + )  ( 1 + )  1 0   ( 1 6 )     I t is an   an n u al  ca p ital c o s t a n d   r ep lace m e n t c o s t .      = ( 1 + )  ( 1 + )  1 0 ( 1 + )   ( 1 7 )     W h er e,   C R   is   r ep lace m e n t   o f   t h e   co m p o n e n ts ,   t R   i s   a   ti m o f   t h r ep lace m e n t   an d   n R   i s   th e   n o . o f   r ep lace m e n t s   d u r in g   t h ex i s t en ce   ti m o f   t h p r o j ec t.   L ik e w i s A G C   an d   A MC  ar y ea r l y   n et  g r id   ch ar g e   an d   m ai n te n an ce   co s t,  i n d ep en d en tl y .     4 . 7 .   E nv iro n m e nta l e v a lua t io n o f   t he  s y s t e m   T h GHG  e m is s io n   i n   h y b r i d   P V - WT - DG - b atter y   s y s te m   r esu lt s   f r o m   t h g e n er atio n   o f   elec tr ic   p o w er   b y   t h r e n e w ab le  r eso u r ce s   an d   g en er ato r s .   Fo r   t h d i esel g e n er ato r   y ea r l y   C O 2   e m i s s io n   is   d eter m i n ed   b y   u s i n g   e m i s s io n   f ac to r   an d   y ea r l y   f u el  u t i lizatio n .   Fo r   th g r id   in te g r ated   s y s te m ,   t h em is s io n   lev el  i s   ca lcu lated   b y   u s i n g   p u r ch ased   n et  p o w er   f r o m   g r id   an d   it s   em is s io n   f ac to r   [ 35 ] .         5.   O P E RAT I O ST RAT E G Y   T h g r id   is o lated   h y b r id   P V - WT - DG - b atter y   s y s te m   w o r k s   in   t w o   p r in cip le  tech n iq u e s ,   s p ec if icall y   th c y cle  c h ar g i n g   ( C C )   an d   lo ad   f o llo w i n g   ( L F).   T h C C   tech n iq u e,   th DG  j o in ed   is   u tili ze d   to   s u p p l y   p o w er   to   t h lo ad   an d   c h ar g th e   b atter y   b an k   s i m u l tan e o u s l y .   W h i le  L F   tec h n iq u e,   t h s o lar   an d   w in d   tu r b in es  ar s er v i n g   d e m an d   s i m u lta n eo u s l y   th b atter y   b an k   c h ar g ed   b y   s u r p l u s   p o w er .   I n   th o cc asio n   w h er t h r en e w ab le  p o w er   g en er atio n   i s   n o ca p ab le  to   en co u n ter   o r   in ac ce s s ib le,   th e   DG  i s   ar r an g ed   to   atten d   th lo ad .   Fi g u r e   9   r ep r esen t s   th o p er atio n al  f lo w ch a r f o r   g r id   is o lated   h y b r id   P V/ w i n d /d iesel/b atter y   s y s te m .   T h f lo w   ch ar e x p r ess es  t h e x p r ess es  o v er all  p o w er   m an a g e m e n o f   t h s y s tem   t h at  is   d ir ec ts   th e   f lo w   o f   th e n er g y   in   t h h y b r id   s y s te m .   Fo r   th is   as s es s m e n t ,   th L tec h n iq u is   i m p le m e n ted   w h er j u s th e   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   ar u tili ze d   i n   ch ar g in g   t h b atter y   b an k .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.