Towards Sustainability for Thailand's Solar Home Systems Observations from Tak province by G E B T BORDER GREEN ENERGY TEAM Chris Greacen, Ph.D. Presentation at SERT, Naresuan University 12
Download ReportTranscript Towards Sustainability for Thailand's Solar Home Systems Observations from Tak province by G E B T BORDER GREEN ENERGY TEAM Chris Greacen, Ph.D. Presentation at SERT, Naresuan University 12
Towards Sustainability for Thailand's Solar Home Systems Observations from Tak province by G E B T BORDER GREEN ENERGY TEAM Chris Greacen, Ph.D. Presentation at SERT, Naresuan University 12 November, 2006 Outline Border Green Energy Team (BGET) – Refugee camp trainings – Micro-hydroelectricity (Tak province villages) – Thai SHS sustainability Thai solar home systems – BGET experience in TAK – – – – – Overview of Thai SHS program BGET local technician trainings Survey and results Failure modes Post warranty sustainability? BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET refugee camp trainings on renewable energy BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Micro-hydroelectricity BG E T Source: Inversin, A. R. (1986). Micro-Hydropower BORDER GREENSourcebook. ENERGY TEAM BGET Micro-hydroelectricity 2003 Kre Khi village 0.7 kW 2004 E Wi Jo village 2 kW 2005 Mae Sa Pau village 1.5 kW 2006 Huai Krating 3 kW BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Thai Solar Home System Sustainability BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM “The Service & Support Department is like the guy in the parade who walks behind BG E T the elephant with a broom and a big bucket” BORDER GREEN ENERGY TEAM Thai Solar Home System (SHS) in context Tak Source: PEA, May 2006 290,716 households without grid connection before SHS 188,995 SHS in all Thailand 15,000 SHS in Tak Province Thai installed PV in 2003: 6 MWp SHS program adds 23 MWp! Responsibility of SHS transferred from the Provincial Electricity Authority (PEA) to Tambon (county) governments BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Thai SHS in Tak province Rated 120 peak Watt single crystalline PV module Rated 150 W, 50 Hz, 230 V Inverter / 10 A Charge controller FORTH ส ภ า ว ะ ก า ร ทา ง า น แ ผ ง พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์ SOLAR PRODUCT ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่ โ ห ล ด / เ กิ น พิ กั ด โ ห ล ด เ ต็ ม ปานก ลาง ต่า SH-1210M ส ภ า ว ะ แ บ ต เ ต อ รี่ เ ค รื่ อ ง ค ว บ คุ ม ก า ร ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่ แ ล ะ แ ป ล ง ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า สา ห รั บ ร ะ บ บ พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์ แ บ ต เ ต อ รี่ แ ผ ง รั บ พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์ ไ ฟ ฟ้ า ก ระแ ส ส ลั บ 220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์ ส า ย ดิ น L N เ ปิ ด / ปิ ด ป ลั๊ ก ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส ส ลั บ 220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์ HaCo HaCo 10A ON ~ AC outlet for TV or other appliances 3K D EEP CY CLE EBB 125 3K THAI STORAGE BATTERY PUBLIC COMPANY LIMITED 12 V, 125 Ah deep cycle lead-acid battery Two 10 W tube fluorescent lights with electronic ballasts BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Existing linkages Tax payers $ Ministry of Interior $ warranty PEA $ Installation company SHS End users BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Missing linkages Tax payers $ Ministry of Interior $ warranty PEA $ Installation company SHS End users What happens when systems fail? There is no feedback loop from the end users to installation company, PEA, government or taxpayers BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Missing linkages Tax payers $ Ministry of Interior $ warranty PEA $ Installation company Feedback on status of systems, failure modes, successful interventions SHS End users Warranty awareness BG E T Self-help: local technicians + user training BORDER GREEN ENERGY TEAM SHS Warranty FORTH ส ภ า ว ะ ก า ร ทา ง า น แ ผ ง พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์ SOLAR PRODUCT ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่ โ ห ล ด / เ กิ น พิ กั ด โ ห ล ด เ ต็ ม ปานก ลาง ต่า Warranty periods – – – – – Complete system: Solar panel: Charge controller/Inverter: Battery: Light/Ballast: SH-1210M ส ภ า ว ะ แ บ ต เ ต อ รี่ เ ค รื่ อ ง ค ว บ คุ ม ก า ร ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่ แ ล ะ แ ป ล ง ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า สา ห รั บ ร ะ บ บ พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์ แ บ ต เ ต อ รี่ แ ผ ง รั บ พ ลั ง ง า น ไ ฟ ฟ้ า ก ระแ ส ส ลั บ แ ส ง อ า ทิ ต ย์ 220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์ ส า ย ดิ น L N เ ปิ ด / ปิ ด 2 years 5 years 3 years 2 years 2 years ป ลั๊ ก ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส ส ลั บ 220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์ HaCo HaCo 10A ON ~ 3K D EEP CY CLE EBB 125 3K THAI STORAGE BATTERY PUBLIC COMPANY LIMITED The system warranty is expiring within a few months Very few villagers informed that there is a warranty BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM SHS Warranty Postcards with warranty and maintenance information could be distributed by Tambons Idea presented at meeting with DLA (Department of Local Administration) BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM How to claim the SHS warranty Villagers need to inform Tambon (local administration) government of broken systems Tambon needs to send claims to PEA provincial office PEA forwards warranty claims to installation company SHS user Tambon PEA Installation company Repair/replace equipment in response to warranty claim Installation companies must repair within 1 week. –Otherwise they will be fined 200 baht per system per day BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET SHS trainings in Tak province Technician trainings in two districts – 3-day theory & hands-on training – cooperation with Tambons The technicians – are provided with a tool box – get a SHS manual http://www.palangthai.org/docs/TechManualThai.pdf – – – – – survey all SHS in their village cluster make minor repairs and system improvements educate homeowners in system use & maintenance send surveys to BGET via the Tambon office could help with repairs after the warranty expires BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET SHS trainings in Tak province BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET SHS trainings in Tak province BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM (skim through manual) BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET SHS trainings in Tak province Districts in Tak province 1.Mueang Tak 2.Ban Tak 3.Sam Ngao 4.Mae Ramat 5.Tha Song Yang 6.Mae Sot 7.Phop Phra 8.Umphang 9.Wang Chao Priority 1: 8,692 SHS Priority 2: 3,834 SHS BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET SHS trainings in Tak province Trainings already performed in ten Tambons Tambon District Date of training Mae Tan Tha Song Yang October 2005 964 16 Mae Song Tha Song Yang October 2005 1,728 29 Mae Wa Luang Tha Song Yang November 2005 778 39 Mae La Tha Song Yang December 2005 847 30 Mae Cha Rao, Phra Tart Mae Ramat December 2005 250 19 Tha Song Yang Tha Song Yang February 2006 571 25 Sam Meun Mae Ramat March 2006 642 19 Mae U Su Tha Song Yang May 2006 1,065 19 Mae Tuen Mae Ramat June 2006 1,443 28 8,288 224 TOTAL # of SHS # of technicians BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM House-to-house surveys -- interviews BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM House-to-house surveys -measurements BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM ่ -นามสกุลเจ ้าของบ ้าน: นางน่อแประ ดอกไม้ชอ ่ วิไล (1) ชือ ่ ผู ้สารวจ: อ ัศวิน ชมชิดพนา (3) ชือ (5) หมูท ่ :ี่ 3 (4) บ ้านเลขที:่ 2/3 (7) ตาบล: แม่วะหลวง (10) Latitude (N): 17 4 8 . 2 5 5 (2) วันทีส ่ ารวจ: 2 ต.ค. 2548 (6) หมูบ ่ ้าน: แม่วะหลวง (9) จังหวัด: ตาก (11) Longitude (E): 098 ° 56 . 871 (8) อาเภอ: ท่าสองยาง อุปกรณ์ไฟฟ้ าทีใ่ ช ้ในบ ้าน ต ัวอย่าง หลอดไฟฟ้า 2 หลอด หลอดไฟ 2 หลอด ทีว ี 21 นิว้ กาลังงานไฟฟ้ า (วัตต์) ชัว่ โมงการใช ้งาน วัตต์.ชัว่ โมง 10 ว ัตต์ 3 60 (มาจาก 2 คูณ 10 คูณ 3) 10 75 4 1 80 75 (12) รวมจานวน วัตต์.ชม: อุปกรณ์ แผงผลิตไฟฟ้าพล ังงานแสงอาทิตย์ หมายเลขอุปกรณ์ (13) 0 0 3 1 9 7 1 2 0 6 0 4 แบตเตอรี่ หมายเลขอุปกรณ์ (16) 1 6 0 4 7 0 1 9 9 9 รายละเอียด (14) แรงดันไฟฟ้ าของแผง = 1 9 . 3 โวลต์ มากกว่า 16 โวลต์ แผงดี ว ัดเมือ ่ มีแสงแดดมากตอนกลางว ัน น้อยกว่า 16 โวลต์ ให้ตรวจ ่ มต่อหล ังแผงโซลาร์ จุดเชือ (17) แรงดันไฟฟ้ าของแบตเตอร์ร ี่ = 1 1 . 6 โวลต์ มากกว่า 11 โวลต์ แบตฯ ดี เมือ ่ ไม่ตอ ่ ก ับเครือ ่ งแปลงไฟ น้อยกว่า 10 โวลต์ แบตฯ เสีย 155 สภาพการทางาน Solartron SP 120 (15) ดี เสีย 3K EBB – 125 (18) ดี เสีย ่ ม ปล่อยให ้ประจุเต็ม 7 วันโดยใช ้ไฟน ้อย ๆ ถ ้าอยูใ่ นช่วง 10 ถึง 11 โวลต์ แบตเตอรีเ่ ริม ่ เสือ ประจุแบตเตอรี่ / เครือ ่ งแปลงไฟ ว ัดเมือ ่ มีแสงแดดมากตอนกลางว ัน (20) แรงดันไฟฟ้ าของสายทีต ่ อ ่ เข ้าขัว้ แบตเตอรี่ (วัดเมือ ่ ไม่ตอ ่ กับแบตเตอรี)่ หมายเลขอุปกรณ์ = 1 4 . 6 โวลต์ FORTH SH – 1210 M ถ้า น้อยกว่า 13.5 โวลต์ (ส่วนทีป ่ ระจุแบตเตอรีเ่ สีย) ให้เลือก (19) 4 1 9 0 2 9 7 ถ ้าเปลีย ่ นเครือ ่ งใหม่ หมายเลขเครือ ่ งใหม่คอ ื (21) แรงดันไฟฟ้ าสลับ = 0 โวลต์ (22) ดี เสีย (23) ดี เสีย ถ้าไม่อยูใ่ นช่วง 170 ถึง 270 โวลต์ (ส่วนทีแ ่ ปลงไฟเสีย) ให้เลือก (19.1) __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ขาทีต ่ อ ่ หลอดไฟ (บ ัลลาสต์) ถ้าหลอดไฟไม่ตด ิ ให้สล ับหรือเปลีย ่ นใส่หลอดทีด ่ แ ี ทน ถ้าย ังไม่ตด ิ อีกแสดงว่าบ ัลลาสต์เสีย ถ้าหลอดไฟติดแสดงว่าบ ัลลาสต์ด ี อินเวอร์เตอร์เสีย (24) ระบบมีปญ ั หาอย่างไร ? ………...…..…………………………………………………..………………………………........... เดือนกว่า (25) ระบบเสียมานานเท่าไหร่ ? ……...…………....…...……………………………………………………………………............ ความเพลิดเพลินจากการดูทวี ี ลูกสาวใช้แสงสว่างในการทอผ้า ใช้แสงสว่างในการหุงข้าว (26) เจ้าของบ้านได้ประโยชน์จากระบบโซลาร์โฮมอย่างไร? ……………………………………………………………………… เช็ ดแผงโซลาร์เดือนละครงั้ เติมนา้ กลนในแบตเตอรี ่ั ่ 1 ครงั้ (27) เจ้าของบ้านมีการดูแลร ักษาระบบหรือไม่? อย่างไร? ………………………………………………………………………… (28) เนือ ่ งจากอุปกรณ์ในระบบส่วนใหญ่ยังอยูใ่ นการรับประกันความเสียหาย (แบตเตอร์ร ี่ 2 ปี อินเวอร์เตอร์ 3 ปี และแผงโซลาร์เซลล์ 5 ปี ้ สุด นับตัง้ แต่วน ั ทีต ่ ด ิ ตัง้ ) ดังนัน ้ การซ่อมแซมขณะนีจ ้ งึ ไม่ต ้องเสียค่าอุปกรณ์ใหม่ถ ้าแจ ้งให ้บริษัทโซลาร์ตรอนมาซ่อม แต่ถ ้าการรับประกันสิน ้ อุปกรณ์ใหม่ซงึ่ มีราคาแพงมาเปลีย เจ ้าของระบบจะต ้องซือ ่ นอุปกรณ์ทเี่ สียหายเอง ทางเลือกหนึง่ คือ อบต อาจจะมีการวางแผนโครงการกองทุน ้ อุปกรณ์ใหม่มาเปลีย ทีจ ่ ะสนับสนุนให ้ระบบโซลาร์เซลล์สามารถทางานต่อไปได ้ โดยอาจจะต ้องมีการเก็บเงินกองทุน ทุก ๆ เดือน เพือ ่ ใช ้ซือ ่ น อยากทราบว่าคุณจะสามารถจ่ายได้หรือไม่ ถ้า อบต จะจ ัดตงเงิ ั้ นกองทุนนี้ ? ถ้าได้ เดือนละเท่าไหร่ ? ไม่ได ้ BG E T ได ้ 50 บาท 30 บาท 20 บาท 10 บาท BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET SHS status survey BGET Survey based on sample of 405 systems from Tak House-to-house survey conducted by technicians that passed BGET training course. Typical Load Two 10 watt fluorescent lights other light bulbs (7 to 20 watt) Television rated from 20 to 100 watt VCD player No. of system Typical Usage hours per day 405 3-4 20 3-4 68 1 2 N/A BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET SHS status survey: failure modes observed in Tak Sample size: 405 systems in Mae Ramat Amphur & Tha Song Yang Amphur Survey: house-to-house, interviews & measurements, between Dec 2005 and March 2006 Failure mode Quantity % Battery 41 39 3 24 10.1% 9.6% 0.7% 5.9% Total 91 22.5% Inverter/charge controller Light ballast Solar module All SHS in Tak installed by Solartron. Anecdotal evidence suggests that other provinces/other companies may have higher failure rates. BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Observed failure modes - inverter Failed inverter/charge controller (~10% of all systems surveyed). Solartron and PEA provided 15 replacement inverters for the first 2 trainings BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Observed failure modes - ballast Ballast failure ~9% of systems surveyed BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Observed failure modes – solar panel Manufacturing defect: Missing connector (Junction Box) (rare: < 1%) Missing Correct Consequence: module never worked – but easily fixed BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Observed failure modes – solar panel Manufacturing defect: Diode with wrong polarity (rare: < 1%) Correct polarity Consequence: module never worked - but easily fixed Incorrect polarity BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Observed failure modes – solar panel Installation error: Burned Diodes from Panel Reversed Polarity (rare: < 1%) Consequence: System broken since the first day of installation – but (fairly) easily fixed) BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Observed failure modes –battery battery failure in ~6% of systems surveyed sulfated plates healthy, without sulfation BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Problems found during training/surveys Installation error: Battery failure caused by solar panel installation in shady location BG E T 14:00 Saw Kre Ka village, Tha Song Yang District BORDER GREEN ENERGY TEAM Problems found during training surveys Installation error: Bad panel locations BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Observed failure modes – (cascading component failure) User error: bypassed controller battery overcharge 1. Villager bypasses broken controller and charges battery directly from PV 2. Battery over-charged. Electrolyte level drops and plates are exposed to air. Battery fails. 1 2 BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Observed failure modes – (cascading component failure) User error: Controller bypass leads to burned diode Villager bypasses broken controller and charges battery directly from PV 2. One mistake of reverse battery polarity blows up bypass diode in PV junction box, melting junction box. 1 1. 2 BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET on TV Channel 11 “Thailand Focus” 11am – 12 noon 11 November 2006 BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET on TV Goals: TV-broadcast discussion of SHS sustainability, need for more local capacity Inform public of warranty BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Long-term costs... Equipment replacement cost: 130 to 300 baht/month Accumulated Costs forequipment Replacing Thai Villagers cannot afford new whenSHS it fails 100000 Accumulated Costs Replacing Thai SHS Battery and Charge controllerfor / Solar panel Accumulated costs for replacing Thai SHS lights/ballasts Inverter replace after 90000 80000 100000 replace after replace after Battery and Charge controller 2-5 years 5-10 years / 70000 90000 lights/ballasts Inverter 60000 80000 replace after replace after 50000 2-5 years 5-10 years 70000 THB THB F ODUCTRTH SOL ARPRO สภา วะ ก า รทา ง า น แ ผง พลั ง ง าน แ สง อ า ทิ ต ย์ ปร ะ จุ แ บตเต อ รี่ โ หล ด / เกิ นพิกั ดโ หล ด เ ต็ ม ปา นก ล า ง ต่า สภา วะ แ บตเต อ รี่ 3K DE EP CYCL E S H- 1210M เ ครื่ อ ง ค ว บคุ มก า ร ปร ะ จุ แ บ ตเต อ รี่ แ ล ะ แ ป ล ง ก ร ะ แ ส ไ ฟฟ้ า สา หรั บ ร บะ บพ ลั ง ง า นแ สง อ า ทิ ต ย์ แบ ตเต อรี่ แ ผ งรั บพลั ง งา น ไฟ ฟ้า กร ะแ ส ลับ แ สงอ าทิ ต ย์ 20โว ลต์ 50 เ ฮิร ตซ์ สาย ดิ น L N EBB 1 25 3KTHAI STORAG EBATTERY PUBLIC COMPAN YLIM ITED ป ลั๊ ก ไ ฟ ฟ้า ก ร ะ แ สสลั บ 220 โ ว ล ต์ 50เ ฮิ ร ตซ์ เปิ ด / ปิ ด 40000 60000 30000 50000 20000 40000 10000 30000 0 20000 10000 0 FORTH ส ภ า ว ะ ก า ร ทา ง า น แ ผ ง พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์ โ ห ล ด / เ กิ น พิ กั ด โ ห ล ด เ ต็ ม ปานก ลาง ต่า SH-1210M ส ภ า ว ะ แ บ ต เ ต อ รี่ เ ค รื่ อ ง ค ว บ คุ ม ก า ร ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่ แ ล ะ แ ป ล ง ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า สา ห รั บ ร ะ บ บ พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์ D EEP CY CLE แ บ ต เ ต อ รี่ EBB 125 แ ผ ง รั บ พ ลั ง ง า น แ ส ง อ า ทิ ต ย์ ไ ฟ ฟ้ า ก ระแ ส ส ลั บ 220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ รต ซ์ L ส า ย ดิ น N 3K THAI STORAGE BATTERY PUBLIC COMPANY LIMITED เ ปิ ด / ปิ ด Max Region for accumulated replacement cost for Region accumulated replacement cost SOLAR PRODUCT ป ร ะ จุ แ บ ต เ ต อ รี่ 3K 20-25 years Solar panel replace after 20-25 years ป ลั๊ ก ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส ส ลั บ 220 โ ว ล ต์ 50 เ ฮิ ร ต ซ์ Min 300 baht/month Max 130 baht/month Min 50 baht/month 300 baht/month 10 baht/month 130 baht/month 50 baht/month 10 baht/month 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Year 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Year BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Thai SHS program SWOT Strong features – – – – Relatively big PV module – 120 watts (compared to SHS in other countries) PV modules & battery work well Systems are generally installed well Provide useful services, appreciated Weak features / challenges – Failure-prone inverter/controller, ballast Insufficient local capacity for O&M, repair – Insufficient user knowledge about system limitations, basic care, warranty – Villages often very remote – hard to get to (especially in rainy season) – Language barriers in remote areas (few speak/read/write Thai) Opportunities – Installed solar panels represent huge investment (25,000 baht x 200,000) – Relatively small additional investment to make good use Threats – Widespread SHS failures unless coordinated effort to address sustainability BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Sustainability of Thai SHS still achievable? BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Thai SHS sustainability measures? What would you do? BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM Contact BGET G E B T BORDER GREEN ENERGY TEAM Chris Greacen [email protected] Salinee Tavaranan, BGET Project Director Tel: 055-542-068 Mobile: 01-376-2027 www.bget.org BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM BGET effect? BG E T BORDER GREEN ENERGY TEAM