Details

Autor(en) / Beteiligte

• Mwammenywa, Ibrahim
• Hilleringmann, Ulrich[Akademischer Betreuer]
• Krauter, Stefan[Akademischer Betreuer]

Titel

A novel autonomous and real-time load monitoring and control system in microgrids based on fuzzy logic control and LoRa wireless communication : = Ein neuartiges autonomes Echtzeit-Lastüberwachungs- und -steuerungssystem in Mikronetzen auf der Grundlage von Fuzzy-Logik-Steuerung und drahtloser LoRa-Kommunikation

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2024

Link zu anderen Inhalten

• Volltext
• Volltext

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 23.05.2024
• Open Access
• ger: Die dezentralen Mikronetze auf der Grundlage erneuerbarer Energiequellen (EE) bieten eine Lösung für den massiven Strommangel in den afrikanischen Ländern südlich der Sahara (SSA), insbesondere in abgelegenen Regionen, die nicht an die nationalen Stromnetze angeschlossen sind. Die auf erneuerbaren Energien basierenden Microgrids leiden jedoch unter Zuverlässigkeitsproblemen und häufigen Stromausfällen, die meist auf die Instabilität der Microgrids zurückzuführen sind. Dies resultiert aus der intermittierenden Natur der genutzten erneuerbaren Energiequellen. Das Fehlen einer angemessenen Lastüberwachung und -steuerung führt zu einem Verlust an Zuverlässigkeit und zu häufigen Stromausfällen. Um dieses Problem zu lösen, müssen die Mikronetze an dezentralen Standorten durch kosteneffiziente, hochpräzise und reaktionsfähige Systeme in Echtzeit überwacht werden, um schnell auf Ungleichgewichte zwischen Erzeugung und Verbrauch reagieren zu können. Fortschritte bei drahtlosen Sensornetzwerken, insbesondere Long-Range Wide Area Networks (LoRaWAN), werden genutzt, um ein kostengünstiges und bidirektionales drahtloses Sensornetzwerk zu entwickeln. In dieser Forschungsarbeit wird ein neuartiges sensorisches Echtzeit-Lastüberwachungs- und -steuerungssystem für Mikronetze vorgeschlagen. Das System basiert auf der Fuzzy-Logic-Controller-Technik (FLC) und der drahtlosen Long-Range-Kommunikationstechnologie (LoRa). Es verwaltet Ungleichgewichte zwischen Stromerzeugung und Energiebedarf, indem es auf der Grundlage der momentanen PV-Erzeugung und des Ladezustands des Batteriespeichersystems eine Belastungsgrenze für ein Mikronetz festlegt. Das vorgeschlagene System besteht aus einem drahtlosen, wartungsarmen Netzwerk verteilter Energiesensormodule zur Überwachung und Steuerung der Last auf der Nachfrageseite.
• eng: The distributed microgrids based on Renewable Energy Sources (RES) offer a solution to the massive electricity shortage in Sub-Saharan Africa (SSA), especially in remote regions that are not connected to national grids. Nevertheless, RES-based microgrids suffer some reliability issues and experience frequent blackouts mainly due to microgrid instability. This is due to the intermittent nature of RES. Lack of proper load monitoring and control leads to loss of reliability and frequent power outages. To address this problem, the microgrids must be real-time monitored at distributed locations by cost-effective, high-accuracy, responsive systems to respond quickly to generation-consumption imbalances. Advancements in wireless sensor networks, particularly Long-Range Wide Area Networks (LoRaWAN), are leveraged to design an affordable and bidirectional wireless sensory network. This research work proposes a novel real-time load monitoring and control sensor system in microgrids. The system is based on Fuzzy Logic Controller (FLC) technique and Long-Range (LoRa) wireless communication technology. It manages imbalances between power generation and energy demand by setting a loading limit to a microgrid, based on the instant PV generation and State of Charge (SoC) of the battery energy storage system. The proposed system comprises a wireless low-power, a low-maintenance network of distributed power sensory modules for demand-side load monitoring and management. This study developed the prototypes of the system, and deployed it in a solar PV microgrid, in Silale village in Dodoma, Tanzania. The findings after the implementation of the developed system in the microgrid show that it is evidently possible to use a FLC-based traffic light for the load control to ensure a proper and achieve a real-time DSM, to avoid overloading in the microgrids. However, this research has ...