Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Development of a GIS-based multiprocessing modelling approach for assessing the wind and solar potential in Mongolia
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology, Energy and Climate Studies, ECS.
2020 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Despite the vast wind and solar energy potential, Mongolia is still highly depended on coal-fired electricity generation. At the same time, the pressure on Governments is increased due to the urgency to fight climate change. It is therefore essential to identify the techno-economic wind and solar energy potential of Mongolia, to improve data on its renewable resources. A GIS-based multiprocessing modelling approach for renewable energy site suitability is developed, to incorporate physical-geographical constraints such as slope and socio-geographical constraints such as buffer distances to settlements into the potential calculation. Subsequently, an energy system model named Enertile, developed by Fraunhofer ISI, is used to calculate the techno-economic potential, based on the LCOE method. Final economic interpretations are made in Excel and Python, using the NPV approach. The results support statements by earlier studies, that Mongolia has vast domestic wind and solar resources. The total technical wind and solar potential is estimated at 7.25 TW capacity and 12.17 PWh/year of electricity. The study also reveals, that electricity from ground-mounted PV is the cheapest renewable source and can generate electricity at a very competitive LCOE starting at 48.6 $/MWh. However, due to a very low regulated electricity rate, all renewable technologies still require a Feed-in Tariff. The detailed results showed an economic wind potential capacity of 1.15 GW (3.05 TWh/year). Least cost locations for wind farms are found in the south of the country and could generate electricity at a LCOE of 70 $/MWh (185.5 MNT/kWh). The total economic potential of for ground-mounted PV was 5.12 TW (9.57 PWh/year). Highest solar irradiation locations can generate electricity starting at a LCOE of 48.6 $/MWh (127.9 MNT/kWh). The analysis of rooftop PV showed a 1.11 TW (1.92 TWh/year) economic potential. Rooftop solar PV systems installed at locations with the best solar irradiation, generate electricity at a LCOE starting at 69.8 $/MWh (183.7 MNT/kWh). The ground-mounted and rooftop PV results indicate, that the current FiT support scheme is oversized. Hence, a revision of the Feed-in Tariff support scheme for solar photovoltaic systems is proposed and an adjusted FiT rate is calculated. In case of ground-mounted PV, a FiT adjustment between 58.4 $/MWh and 85 $/MWh should be made in order for Mongolia to reach its 2030 renewable targets. In case of a full decarbonization of the electricity system, a FiT adjustment between 58.9 $/MWh and 85.7 $/MWh is recommended. In order to promote the installation of rooftop PV systems in the capital Ulaanbaatar, a FiT in the range of 108.1 to 147.8 $/MWh is required. In conclusion, this study recommends further promoting the renewable energy technologies, especially utility scale PV, which are available at a comparatively low LCOE, enhance environmental sustainability and increase energy security for Mongolia.

Abstract [sv]

Trots den omfattande potentialen till vind- och solkraft är Mongoliet fortfarande i hög grad beroende av koleldad elproduktion. Samtidigt sätts en högre press på världens regeringar i takt med klimatförändringarnas brådskande angelägenhet. Det är därför nödvändigt att identifiera den teknoekonomiska potentialen för vind- och solkraft i Mongoliet, för att förbättra data över landets förnybara resurser. En multiprocess-modelleringsmetod har utvecklats för att bedöma lämpligheten för förnybara energianläggningar. Modelleringsmetoden är GIS-baserad för att ta hänsyn till begräsningar i det fysiska landskapet, såsom lutning, och det samhälleliga landskapet, såsom säkerhetsavstånd till bebyggelser, i bedömningen. Därefter har en energisystemmodell vid namn Enertile, utvecklat av Fraunhofer ISI, använts för att beräkna den tekno-ekonomiska potentialen baserat på LCOE-metoden. De slutliga ekonomiska bedömningarna har utförts med hjälp av Excel och Python baserat på nuvärdesmetoden. Resultaten stödjer tidigare forskning som visat på omfattande inhemska vind- och solresurser i Mongoliet. Den totala tekniska potentialen för vind- och solkraft är uppskattad till 7.25 TW kapacitet och 12.17 PWh el/år. Vidare visar detta arbete att el från markmonterade solcellssystem utgör den billigaste förnybara energikällan och att sådana system kan generera el till konkurrenskraftiga LCOE, från 48.6 $/MWh. Men på grund av en bristfällig reglering av elpriset kräver förnybara energitekniker fortfarande en inmatningstariff (FiT). Enligt de mer ingående resultaten ligger den ekonomiska vindkraftspotentialen på 1.15 GW kapacitet (3.05 TWh/år). Kostnaderna som berör vindkraftsparkernas placering är som lägst i landets södra delar, där elen genereras till ett LCOE om 70 $/MWh (185.5 MNT/kWh). Den totala ekonomiska potentialen för markmonterade solcellssystem var 5.12 TW (9.57 PWh/år). De områdena med högst solinstrålning kan generera el från 48.6 $/MWh LCOE (127.9 MNT/kWh). Undersökningen av takmonterade solcellssystem visade en ekonomisk potential om 1.11 TW (1.92 TWh/år). Systemen installerade på de platserna med mest gynnsammast solinstrålning kan generera el från 69.8 $/MWh LCOE (183.7 MNT/kWh). Resultaten för de markmonterade och takmonterade solcellssystemen indikerar att det rådande FiTstödsystemet är överdimensionerat. Därav är en granskning av FiT-stödsystemet för solcellssystem föreslaget och en anpassad FiT beräknad. I fallet med markmonterade solcellssystem bör FiT justeras med 58.4 $/MWh till 85 $/MWh för att Mongoliet ska nå de nationella målen om förnybar energi till 2030. För att nå ett helt fossilfritt elsystem rekommenderas att FiT justeras med 58.9 $/MWh till 85.7 $/MWh. För att främja installationen av takmonterade solcellssystem i huvudstaden Ulaanbaatar krävs en FiT mellan 108.1 till 147.8 $/MWh. Sammanfattningsvis föreslår detta arbete att fortsätta främja förnybara energitekniker, framförallt storskaliga solcellsanläggningar, som är tillgängliga till relativt låga LCOE, öka den ekologiska hållbarheten samt öka energisäkerheten i Mongoliet.

Place, publisher, year, edition, pages
2020. , p. 102
Series
TRITA-ITM-EX ; 2020:55
National Category
Energy Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-268934OAI: oai:DiVA.org:kth-268934DiVA, id: diva2:1396773
External cooperation
Fraunhofer Institut für System und Innovationsforschung
Subject / course
Energy and Climate Studies
Educational program
Degree of Master
Presentation
2019-11-15, 00:00
Supervisors
Examiners
Available from: 2020-02-26 Created: 2020-02-26 Last updated: 2020-02-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4628 kB)30 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4628 kBChecksum SHA-512
49e54472e5a2d799aff93ce2e3d2b32bb09131677ff463960afce7f7b83dcfcb8f304576e837718943192d3a330b61e76d25fea3e0d3b8b4713ffab72d72458a
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy and Climate Studies, ECS
Energy Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 30 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 21 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf