I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   5 8 4 ~ 5 9 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 .i 1 . p p 5 8 4 - 598         584     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   A review  of t he  t e chnica l - econ o mic  a na ly sis  of perso na l elect ric   v ehicle int eg ra tion in  t he ME N re g io n       Sa ida   K a rm ich 1 M o ha m ed  E l Ma lk i 2 ,   M o ha m ed  M a a o ua ne 1 ,   E l Mo s t a f a   Z ia ni 1 ,   J a ma l Bo uchn a if 1 M o ura d Ar a bi 3 ,4   1 La b o r a t o r y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   M a i n t e n a n c e ,   M o h a mm e d   1 s t   U n i v e r si t y ,   H i g h   S c h o o l   o f   Te c h n o l o g y ,   O u j d a ,   M o r o c c o   2 La b o r a t o r y   o f   M a t e r i a l s ,   W a v e s,  En e r g y ,   a n d   E n v i r o n m e n t ,   D e p a r t m e n t   o f   P h y s i c s ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e s,  M o h a m med   1 s t   U n i v e r si t y ,   O u j d a ,   M o r o c c o   3 P o l y d i sc i p l i n a r y   F a c u l t y   o f   K h o u r i b g a ,   S u l t a n   M o u l a y   S l i ma n e   U n i v e r si t y   o f   B e n i   M e l l a l ,   K h o u r i b g a ,   M o r o c c o   4 La b o r a t o r y   f o r   I mp r o v e m e n t   o f   A g r i c u l t u r a l   P r o d u c t i o n ,   B i o t e c h n o l o g y   a n d   E n v i r o n m e n t   ( LA P A B E) / W a t e r ,   E n v i r o n m e n t   a n d   H e a l t h   Te a m ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e ,   M o h a me d   P r e mi e r   U n i v e r s i t y ,   O u j d a ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 2 0 ,   2 0 2 4   R ev is ed   No v   1 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Dec   2 6 ,   2 0 2 4       Th e   tec h n ica l - e c o n o m ic  v ia b il it y   o h y b rid   re n e wa b le  e n e rg y   sy s tem th a t   in c lu d e   p e rso n a e lec tri c   v e h icle (EVs)  in   th e   M id d le  Eas a n d   No r th   Afric a   ( M ENA )   a re a   is  a ss e ss e d   in   th i stu d y .   We  e x a m in e d   se v e ra m icro g ri d   c o n fig u ra ti o n u sin g   HO M ER  G rid   so ftwa re ,   fo c u sin g   o n   th e   e ffe c ts  o f   e lec tri c it y   p rice a n d   su b sid y   p o li c ies .   Th e   re su lt sh o h o t h e   h y b rid   c o m b in a ti o n   o f   p h o t o v o lt a ic  wit h   t h e   g r id   p r o v i d e d   th e   m o st  s ig n ifi c a n t   c o n fig u ra ti o n   a c ro ss   th e   M ENA  re g io n   a c c o rd i n g   t o   t h e   se n siti v it y   st u d ies   t h a in d ica te  c o n si d e ra b le  p o ten ti a fo wid e a p p li c a ti o n .   El imin a ti n g   su b si d ies   a n d   m o d ify i n g   p o we ra tes   a re   two   imp o rtan tac ti c s fo p r o m o ti n g   th e   u se   o f   h y b rid   re n e wa b le  e n e r g y   sy ste m s.  F o p o li c y m a k e rs  a n d   in v e sto rs  in   th e   M ENA are a ,   th e se   stu d ies   p ro v id e   p ra c ti c a in sig h ts.   K ey w o r d s :   Hy b r id   r e n ewa b le  en er g y   ME NA  r eg io n   Mic r o g r id   c o n f ig u r atio n s   Per s o n al  elec tr ic  v eh icles   T ec h n ical - ec o n o m ic  v iab ilit y   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 B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Said Kar m ich     L ab o r ato r y   o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g   an d   Ma in ten an ce ,   Mo h am m ed   1 s t U n iv er s ity ,     Hig h   Sch o o l o f   T ec h n o lo g y   Ou jd a,   Mo r o cc o   E m ail: said a. k ar m ich @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Ov er   th p ast  th r ee   d ec ad es,  en er g y   co n s u m p tio n   in   th Mid d l E ast  an d   No r th   Af r ica  ( ME NA)   r eg io n   h as  s u r g ed   s ig n if ican tly ,   d r iv e n   b y   r a p id   p o p u latio n   g r o wth   an d   u r b an izatio n .   Sp ec if ically ,   en er g y   d em an d   i n   th r eg io n   h as  g r o wn   b y   ap p r o x im ately   8 an n u ally   in   r ec en y ea r s   [ 1 ] .   C o m p o u n d in g   th is ,   m an y   ME NA   n atio n s   h ea v ily   s u b s id ize  e n er g y ,   p ar ticu lar ly   in   GC C   co u n tr ies,  wh ich   e x p lain s   th e ir   h ig h   p e r   ca p ita   co n s u m p tio n   [ 2 ] - [ 4 ] .   T h is   in c r ea s in g   d em an d   is   ex p ec ted   t o   co n tin u e,   with   f o r ec asts   in d icatin g   th at  en er g y   co n s u m p tio n ,   esp ec ially   o f   f o s s il  f u els  lik g aso lin an d   d ies el,   will  q u a d r u p le  b y   2 0 5 0   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   C o u n tr ies  s u ch   as E g y p t,  T u n is ia,   an d   Mo r o c co   also   d em o n s tr ate  s u b s tan tial e n er g y   co n s u m p tio n   in   th tr an s p o r tatio n   s ec to r ,   wh ich   s ig n if ican tly   co n tr ib u te s   to   th eir   o v er all  e n er g y   u s an d   ca r b o n   em is s io n s   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   E f f o r ts   to   ad d r ess   th ese  ch alle n g es  h av in clu d ed   p o licies  to   p r o m o te  elec tr ic  v eh icle  ( E V)   ad o p tio n   in   v ar i o u s   ME NA  c o u n tr ies [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Desp ite  th e   h ig h   in itial   co s ts   o f   E Vs co m p ar ed   to   c o n v en tio n al  v eh icles,  th ey   o f f er   lo n g - ter m   ec o n o m ic  an d   en v ir o n m en t al  b en ef it s   [ 1 1 ] - [ 1 3 ] .   T h eir   en e r g y   c o s ts   ar co n s id er ab ly   lo wer ,   an d   th e y   co n tr ib u te   to   t h r ed u ctio n   o f   g r ee n h o u s e   g a s   em is s io n s ,   alig n in g   with   n ati o n al  en v ir o n m en tal  g o als  [ 1 4 ] .   E V   b atter ies  ca n   b ch ar g ed   u s in g   th e   elec tr ic al  g r id   o r   r en ewa b le   en er g y ,   m ak in g   t h em   a   k ey   co m p o n en in   h y b r id   e n er g y   s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   in   m icr o g r id s   ( MG s )   [ 1 5 ] - [ 1 7 ] .   MG s ,   w h ich   ca n   o p e r ate  in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   r ev iew   o f th tech n ica l - ec o n o mic  a n a lysi s   o f p ers o n a l e lec tr ic  ve h icle  in teg r a tio n   in     ( S a id a   K a r mich )   585   b o th   is lan d   an d   g r id - c o n n ec te d   m o d es,  p r esen a   s u s tain ab le  s o lu tio n   f o r   m a n ag in g   f l u ctu a tin g   en e r g y   s u p p l y   an d   d em a n d ,   esp ec ially   wh e n   in teg r ated   with   r e n ewa b le  s o u r ce s   lik win d   an d   s o lar   [ 1 8 ] - [ 2 0 ] .   T h o p tim al  co n f ig u r atio n   o f   MG   co m p o n e n ts   s u ch   as   p h o to v o ltaic   p an els,  win d   tu r b in es,  an d   b atter ies   r em ain s   ch allen g e,   with   n u m er o u s   o p tim izatio n   m eth o d s   an d   s o f twar s o lu tio n s   p r o p o s ed   in   t h liter atu r [ 2 1 ] - [2 6 ] .   Pre v io u s   r esear ch   h as  ex p lo r ed   th v iab il ity   o f   r en ewa b le  en e r g y   s y s tem s   in   v ar io u s   ME NA   co u n tr ies.  Fo r   ex am p le,   Kh e m ar iy et  a l.   [2 7 ]   o p tim ized   s o lar   p h o t o v o ltaic - f u el  ce ll  s y s tem ,   wh ile    R az m jo o   et  a l.   [2 8 ]   ev al u ated   th s u s tain ab ilit y   o f   r en ewa b le   en er g y   s o u r ce s   in   I r an .   Sev e r al  s tu d ies h av also   f o cu s ed   o n   en h an cin g   MG   a d ap tab ilit y   an d   in teg r atin g   el ec tr ic  v eh icle  ch ar g in g   in f r as tr u ctu r [ 29 ] - [3 3 ] .   Ho wev er ,   c h allen g es  s u ch   as  e lectr icity   in jectio n   r estrictio n s   an d   r e g u lato r y   b ar r ier s   to   s elf - p r o d u ctio n   p er s is in   s o m co u n tr ies,  lim itin g   th e   p o ten tial o f   r en ewa b le  e n er g y   s y s tem s   [ 3 4 ] [3 5 ].   T h is   s tu d y   aim s   to   id en tify   th o p tim al  h y b r i d   en er g y   s y s tem   co n f ig u r atio n   in   th ME NA   r eg io n   b y   an aly zin g   s o lar ,   win d ,   a n d   b atter y   s to r ag tech n o lo g ies  f r o m   ec o n o m ic,   tech n o lo g ical,   an d   en v ir o n m en tal   p er s p ec tiv es.  T h f in d in g s ,   b as ed   o n   s en s itiv ity   an aly s es,  o f f e r   v alu a b le  in s ig h ts   f o r   p o licy m ak er s   an d   in v esto r s   b y   g en er alizin g   th e   r esu lts   to   o th er   r e g io n s   with in   th e   ME NA  ar ea .   Ad d itio n ally ,   th s tu d y   e x am in es  th e   im p ac t   o f   r em o v in g   e n er g y   s u b s id ies  an d   in cr ea s in g   elec tr icity   r ates  o n   th co s o f   e n er g y   in   s elec ted   ME NA  lo ca tio n s ,   p r o v id i n g   c o m p r e h en s iv ass ess m en o f   f u tu r e n er g y   s tr ateg ies.  W ad d r ess   s ig n if ican g ap   in   th liter atu r e   b y   f o cu s in g   o n   th e   in teg r atio n   o f   p e r s o n al  elec tr ic   v eh icle s   ( E Vs)  in to   h y b r id   r en ewa b le  en er g y   s y s tem s   ( HR E S)  in   th e   ME NA  r eg io n .   Un lik e   p r ev i o u s   s tu d ie s ,   wh ich   p r im a r ily   an al y ze   s tan d alo n HR E co n f ig u r atio n s ,   o u r   r esear ch   e v alu ates  th s en s itiv ity   o f   th es s y s tem s   to   elec tr icity   p r ices  an d   s u b s id y   p o licies.  T h is   s tu d y   also   in tr o d u ce s   a   co m p ar ativ tec h n ical - ec o n o m ic   f ea s ib ilit y   an aly s is   o f   v ar io u s   m icr o g r id   s y s tem s ,   u n iq u ely   tailo r ed   to   r eg io n al  c h ar ac ter is tics ,   in clu d in g   s o lar ,   win d ,   an d   h y b r id   co n f ig u r atio n s .   T o   ac h iev th is   in v esti g atio n   g o al,   th f o llo win g   task s   ar u n d er tak en :     C o n d u ct  tech n ical - ec o n o m ic  an aly s is   o f   v ar io u s   m icr o g r id   co n f ig u r atio n s .     Ass es s   th en v ir o n m e n tal  im p ac ts   o f   h y b r id   s y s tem s   co m p ar ed   to   g r i d - o n ly   s y s tem s .     Per f o r m   s en s itiv ity   an aly s es to   u n d e r s tan d   th i n f lu en ce   o f   elec tr icity   p r ices a n d   s u b s id y   p o licies.     Pro p o s p o licy   r ec o m m e n d ati o n s   f o r   e n h an ci n g   HR E S a d o p tio n   in   th ME NA  r e g io n .       2.   RE S E ARCH   M E T H O DO L O G Y   T h r esear ch   m eth o d o lo g y   is   s tr u ctu r ed   in to   th r ee   k ey   co m p o n e n ts ( i)   Data   co llectio n   an d   in p u t,   in clu d in g   m ete o r o lo g ical,   lo a d ,   an d   ec o n o m ic  d ata;  ( ii)  Simu latio n   an d   o p tim izati o n   u s in g   HOM E R   g r id   s o f twar to   ev alu ate  v ar io u s   m icr o g r id   co n f ig u r atio n s a n d   ( iii)  Sen s itiv ity   a n aly s is   to   ass ess   s y s tem   p er f o r m an ce   u n d er   v a r y in g   r eg io n al  co n d itio n s .   T h ese  s tep s   en s u r co m p r e h en s iv e v alu atio n   o f   h y b r id   r en ewa b le  en er g y   s y s tem s   in teg r ated   with   p e r s o n al  elec tr ic  v eh icles in   th ME NA  r eg io n .   Giv en   th at  E tec h n o lo g y   is   s till   in   its   b eg in n in g   in   th ME NA  r eg io n   [3 6 ] ,   th e   p u r p o s o f   th is   r esear ch   is   to   d eter m in e   th te ch n ical  an d   ec o n o m ic  v iab ilit y   o f   s ev er al   MG   s y s tem s   th at  in clu d p er s o n al  E V.   Mic r o g r id   s y s tem s   co n n ec ted   to   th g r id   u s in g   r en ew ab le  en er g y   s o u r ce s   s u ch   as  s o lar   an d   win d   ar in v esti g ated   in   th is   s tu d y ,   with   tech n ical,   ec o n o m ic,   a n d   en v ir o n m en tal  co n s id er atio n s ,   with   th m o s ap p r o p r iate  s y s tem   f o r   h y b r id i za tio n   u s in g   s o lar   p an els an d   win d   tu r b in es.    I co m b in es  g r id ,   W T ,   PV  p an els,  an d   b atter y   b an k   to   m ee h o u s eh o l d   lo ad   a n d   an   elec tr ic  v eh icle.   E n er g y   co s t,  n et  p r esen t c o s ( NPC ) ,   r en ewa b le  f r ac tio n ,   s tab le  p o wer   g en er atio n   p r o f ile,   an d   em is s io n s   o f   th e   h y b r id   c o n f ig u r atio n   ar th m o s ac cu r ate  s y s tem   p ar am eter s   to   ex am in e.   T o   ac h iev s o ,   th HOM E R   g r id   s o f twar is   u s ed   to   d esig n   an d   p lan   MG   s y s tem s   to   id en tify   th id ea s ize  o f   its   co m p o n en ts   b ased   o n   th r esu lts   o f   tech n ical - ec o n o m ic  s tu d y .   T h u s u al  HOM E R   o p tim izatio n   p r o ce d u r is   s h o wn   in   [ 21] .     2 . 1 .     I np ut  da t a   Fo r   s im u latio n   an d   o p tim izati o n ,   HOM E R   r eq u ir es  f i v ca t eg o r ies  o f   d ata:  m eteo r o lo g ica d ata,   lo ad   p r o f ile,   e q u ip m e n t c h ar ac ter is t ics,  s ea r ch   s p ac e,   ec o n o m ic,   a n d   tech n ical  d ata.     2 . 2 . 1 .   M et eo ro lo g ic a l da t a   T o   b eg i n ,   th s im u latio n   co n s i d er s   m eteo r o l o g ical  p ar a m eter s   s u ch   as  win d   s p ee d ,   s o lar   r ad iatio n ,   an d   tem p er atu r e,   wh ic h   ar g i v en   in to   th s o f twar as  tim e - s er ies  d ata.   HOM E R   u s es  th i s   in p u d ata  to   d eter m in e   th win d   tu r b in es  an d   s o lar   p a n els '   o u tp u p o w er .   T h in v esti g atio n   was  co n d u cted   in   ea ch   ca p ital  o f   th ME NA   r eg io n   a n d   in   O u jd city   f o r   M o r o cc o .     2 . 1 . 2 .   L o a pro f ile   T h m o n th l y   lo ad   p r o f ile  o f   ty p ical  h o u s eh o l d   is   d ep icted   in   Fig u r 1 .   T h av er ag d aily   co n s u m p tio n   an d   elec tr icity   o u tp u ts   ar 2 8 . 8 8   k W h   an d   1 . 2   k W ,   r esp ec tiv ely .   I n   Feb r u a r y ,   th p ea k   p o wer   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   584 - 598   586   o u tp u was  2 . 2 6   k W .   Du e   to   t h r eg i o n ' s   ar id   clim ate,   en e r g y   co n s u m p tio n   is   h ig h er   d u r in g   th win te r   th an   d u r in g   th s u m m er   m o n t h s   ( h e atin g   d em an d   at  lo wer   tem p er atu r es).   T h m in im u m   a n d   h i g h est  d e m an d   f o r   ea ch   h o u r   is   d e p icted   in   Fig u r 2   d u r in g   th lo d e m an d   s ea s o n   ( s u m m er )   a n d   th e   h ig h   d em a n d   s ea s o n   ( win ter )   [ 3 7 ] .   Alo n g   with   th p r im ar y   lo a d ,   th M co n s id er s   th E V   lo ad .   T h elec tr ic  ca r   u s ed   i n   th is   s tu d y   h as  m ax im u m   p o wer   o u tp u o f   1 1 . 3   k W   an d   a n   a v er ag p o wer   o u tp u t   o f   2 2 . 4   k W h .   T h ese  v alu es a r e   an   av er a g o f   th f iv m o s t p o p u lar   elec tr ic  v eh icles o n   th e   m ar k et  [ 3 8 ]:     2 0 % L ea f   with   6 . 6   k W   m ax   a n d   1 5   k W h   o n   av er a g e     2 0 % T esla  m o d el  with   1 7 . 2   k W   m ax   an d   4 0   k W h   o n   a v er a g e     2 0 % T esla M o d el  3   with   1 7 . 2   k W   m ax   an d   3 0   k W h   o n   a v er a g e     2 0 % B MW i3   with   7 . 7   k W   m ax   an d   1 2   k W h   o n   av er ag e     2 0 % C h ev y   b o lt  with   7 . 7   k W   m ax   an d   1 5   k W h   o n   a v er ag e   Ass u m in g   th E is   m ain ly   u t ilized   f o r   ev er y d ay   co m m u tin g ,   it  is   ex p ec ted   th at  th E b a tter y   co u ld   b ch ar g ed   in   6   h o u r s   o v er n i g h t ( 1 1   p m - 5   am ) .   T h u s ,   th r es u ltin g   to tal  lo ad   cu r v is   th s u m   o f   th m ain   lo ad   an d   th E lo a d   f o r   ea ch   h o u r   o f   th d ay   ( Fig u r 3 ) .           Fig u r 1 .   Mo n th ly   a v er ag e   d at o f   p r i m ar y   lo a d           Fig u r 2 .   Ho u r ly   d ata  o f   p r im a r y   lo ad   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   r ev iew   o f th tech n ica l - ec o n o mic  a n a lysi s   o f p ers o n a l e lec tr ic  ve h icle  in teg r a tio n   in     ( S a id a   K a r mich )   587       Fig u r 3 .   L o ad   p r o f ile  f o r   th e   d ay   o n   wh ich   th e   lar g est d em a n d   o cc u r s   ( Ma r ch )       2 . 1 . 3 .   Sea rc h sp a ce   Sin ce   th co m p o n en ts   o f   MG s ,   in clu d in g   t h W T ,   PV  p an e ls ,   b atter y ,   an d   co n v er ter ,   h av v ar y in g   s izes,  s im u latio n   an d   o p tim iza tio n   co n s id er   a   s ea r ch   s p ac e.   T h co m p o n e n ts   o f   p ar ticu l ar   MG   with   v ar y in g   s izes  ar li s ted   in   T ab le  1 .   T h u s ,   th s ea r ch   s p ac en co m p ass es  2 × 63 × 11 × 4 = 968   s y s tem s   ( co m b in atio n s   o f   v ar i o u s   co m p o n en ts )   f o r   w h ich   th s im u latio n   a n d   d esig n   s tag es will b o p tim ized .   T h MG s   in v esti g ated   f o r   a   r esid en tial  lo ad   co n s id er   th p r o ject' s   life tim to   en s u r co h esiv an d   lo g ical  an aly s is .   As   r esu lt,  t h m ax im u m   n u m b er   o f   tu r b i n es  p er   r esid en ce   is   o n e.   I n   ad d itio n ,   th in s talled   p o wer   f o r   th PV  p an els  is   b ased   o n   an   av er a g r o o f   s u r f ac ar ea   o f   1 0 0   m 2 .   T h e r ef o r e ,   th ef f ec tiv s u r f ac e   ar ea   ( ad ju s ted   f o r   s p ac in g   an d   in clin atio n )   allo ws f o r   th in s tallatio n   o f   u p   to   6 2   p a n els ( 3 2 5   W /p an el) .       T ab le  1 .   Sear ch   s p ac f o r   p o ten tial M s y s tem   C o m p o n e n t   W i n d   t u r b i n e   ( n u m b e r )   P V   P a n n e l s (k W )   B a t t e r y   ( n u m b e r )   C o n v e r t e r   ( k W )   M a x   1   2 0 . 1 5   10   6   M i n   0   0   0   0   S t e p   1   0 . 3 2 5   1   2       2 . 1 . 4 .   E co no m ic  da t a   T h e   p r o j e c t' s   li f e   is   e s t i m a te d   to   b e   e q u a l   t o   t h e   2 5 - y e a r   l i f e s p a n   o f   t h e   h y b r i d   s y s t e m ' s   m a i n   r e n e w a b l e   e n e r g y   p r o d u c i n g   c o m p o n e n t s .   I t   is   e x p e c t e d   t h a t   n o m i n al   i n te r e s t r a t es   a n d   a n t i c i p at e d   i n f l at i o n   w il l   b 6 % a n d   1 % ,   r e s p e c ti v e l y   [ 39 ] .   R e g a r d in g   t h e   M E N A   r e g i o n ' s   p o w e r   ta r i f f   s y s t e m ,   t h e   e n d   c u s t o m e r   p a i d   b e t w e e n   0 . 0 0 4   a n d   0 . 1 2 7   d o l l a r s   p e r   k W h   ( T ab l e   2 ) .   S i n c e   t h e   r e s a l e   p r i ce   is   f r e q u e n t l y   l e s s   t h a n   t h e   p u r c h a s e   p r i c e   i n   c o u n t r i es  t h a t   h a v e   a d o p t e d   t h e   m e a s u r e   o f   e x c e s s   r es a l e   t o   t h e   n et w o r k ,   t h e   r e s a l e   p r i ce   i s   as s u m e d   t o   b e   h a l f   t h e   p u r c h a s p r i c e   f o r   e a c h   c o u n t r y   i n   t h e   M E N A   r e g i o n .   T h e r e f o r e ,   i f   t h e   n e t   p u r c h a s e   v a l u e   o f   t h e   n etw o r k   i s   n e g a t i v e ,   t h M G   s o l d   m o r e   t h a n   i p u r c h a s e d   d u r i n g   t h e   b i ll i n g   p e r i o d .   T h u s ,   t h e   u ti l it y   c o m p e n s a t es   t h e   c l i e n t   b as e d   o n   t h r e s a l e   p r i c e .   E a c h   c o m p o n e n t   o f   t h e   M G   h a s   a   c a p i t a l   c o s t   a s s o c i a t e d   w it h   i t .   T h e s e   c o s t s   a r e   ac c o u n t e d   f o r   d u r i n g   t h e   s i m u la t i o n   a n d   o p t i m i za t i o n   p h a s e s .   T h e   NPC   o f   a n y   s y s te m   i s   c al c u l a te d   o n   t h i s   b as is   ( T a b l e   3 ) .       T ab le  2 .   E lectr icity   p r ices in d i ca to r s   f o r   ME NA  co u n tr ies   [ 1 ] - [ 3 ] ,   [ 4 0 ]   C o u n t r y   C o s t   o f   e l e c t r i c i t y   ( $ / k W h )   El e c t r i c i t y   c o n s u m p t i o n     p e r   c a p i t a   ( k W h / c a p i t a )   S u b s i d i e s   o f   e l e c t r i c i t y     p e r   c a p i t a   ( $ / c a p i t a )   C o u n t r y   C o s t   o f   e l e c t r i c i t y   ( $ / k W h )   El e c t r i c i t y   c o n s u m p t i o n     p e r   c a p i t a   ( k W h / c a p i t a )   S u b s i d i e s   o f   e l e c t r i c i t y     p e r   c a p i t a   ( $ / c a p i t a )   A l g e r i a   0 . 0 5 1   1 2 3 6   8 8 . 2 7   Li b y a   0 . 0 1 6   4 7 0 7   2 1 7 . 3 1   B a h r a i n   0 . 0 0 8   1 7 3 9 5   1 5 3 6 . 2 4   M o r o c c o   0 . 1 2 3   8 7 5   NA   Eg y p t   0 . 0 3 3   1 7 0 0   8 8 . 9 6   O man   0 . 0 2 6   6 0 9 5   2 7 5 . 6 3   I r a q   0 . 0 0 9   1 4 7 4   4 7 . 2 1   Q a t a r   0 . 0 2 2   1 6 1 8 3   1 1 0 8 . 0 9   Jo r d a n   0 . 0 9 2   2 3 5 7   2 0 7 . 6 4   S y r i a   0 . 0 0 4   1 2 2 2   NA   K u w a i t   0 . 0 0 7   1 5 7 2 2   1 4 3 1 . 2 1   Tu n i s i a   0 . 1 2 7   1 4 1 1   1 2 7 . 3 7   K S A   0 . 0 1 3   8 4 0 5   6 3 6 . 9 8   UAE   0 . 0 8   1 0 4 6 3   6 3 0 . 8 8   Le b a n o n   0 . 0 4 6   3 1 0 2   4 5 6 . 1 3   Y e men   0 . 0 4 1   1 7 0   2 1 . 4 7       T ab le  3 .   E c o n o m ic  d ata  f o r   th MG   co m p o n en ts   C o m p o n e n t   M o d e l   C a p a c i t y   C a p i t a l   ( $ )   O &M   ( $ )   Ref   P V   P a n e l   C a n a d i a n   S o l a r   M a x   P o w e r   C S 6 X - 3 2 5 P   3 2 5   W   1 7 9   1 C a p i t a l / y e a r   [4 1   C o n v e r t e r   S c h n e i d e r   C o n e x t   X W + 7 0 4 8   2   k W   2 5 2   1 C a p i t a l / y e a r   [4 2 ]   WT   A W S   H C   5 . 1   k W   2 8   3 7 5   1 7 5 / y e a r   [4 3 ] ,   [ 4 4 ]   B a t t e r y   G e n e r i c   Li - I o n   1   k W h   2 7 1   1 C a p i t a l / y e a r   [4 5 ]   EV   C h a r g e r   S i n g l e - p h a s e   3 . 6 7   k W   4 0 0   1 C a p i t a l / y e a r   [4 6 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   584 - 598   588   2 . 1 . 5 .   T ec hn ica l da t a   HOM E R   r eq u ir es sp ec if ic  tec h n ical  d ata   f o r   ea ch   co m p o n e n t to   s im u late  th e   MG s   s y s tem s   ( T ab le   4 ) .   T h tech n ical  d ata  th at  r ef lect  ap p r o p r iate  m icr o g r id   d esig n   ch o ices.  T h d esig n   o f   PV  p a n els,  b atter ies,  win d   tu r b in es,  a n d   co n v er ter s   tak es  r eg io n al   co n d itio n s   in to   ac co u n t to   o p tim ize   ef f icien cy ,   d u r a b ilit y   an d   co s t.  T h e   PV  ef f icien cy   is   h ig h ,   th b atter y   p er f o r m an ce   is   g o o d ,   an d   win d   tu r b in es  in teg r ate  well.   B u t,  in cr ea s in g   b atter y   an d   co n v er ter   liv es  an d   r e p lacin g   PV  p an els  with   tem p er atu r e - r esil ien t   o n es  m ay   in cr ea s s y s tem   p er f o r m an ce .       T ab le  4 .   T ec h n ical  d ata  f o r   th e   MG   co m p o n en ts   C o m p o n e n t   P r o p e r t y   V a l u e   P V   P a n e l   S l o p e   35°     G r o u n d   R e f l e c t a n c e   2 0 %     Ef f i c i e n c y   a t   2 5   °C   2 1 %     Te mp e r a t u r e   e f f e c t o n   p o w e r   - 0 . 4 1   %/ ° C     El e c t r i c a l   B u s   DC     Li f e t i me   2 5   y e a r s   B a t t e r y   I n i t i a l   s t a t e   o f   c h a r g e   1 0 0 %     M i n i m u m   st a t e   o f   c h a r g e   2 0 %     D e g r a d a t i o n   l i mi t   3 0 %     N o mi n a l   V o l t a g e   3 . 7   V     El e c t r i c a l   B u s   DC   W i n d   T u r b i n e   H u b   H e i g h t   2 5   m     El e c t r i c a l   B u s   AC     Li f e t i me   2 5   y e a r s   C o n v e r t e r   Ef f i c i e n c y   9 6 %     El e c t r i c a l   B u s   A C / D C     Li f e t i me   1 5   y e a r s       2 . 2 .   H O M E o ptim iza t io n pro ce du re   On ce   th in p u d ata  is   lo ad ed   in to   HOM E R ,   as  ex p lain ed   p r ev io u s ly ,   th id ea s izes  o f   th MG s   s y s tem s   ar estab lis h ed   in   two   p r o ce s s es.  T h ese  s tep s   in cl u d s im u latio n   an d   o p tim izat io n ,   a n d   s en s itiv ity   an aly s is .     2 . 2 . 1 .   Sim ula t io a nd   o ptim i za t io n   Op tim izatio n   an d   s im u latio n   p r o ce s s es a r co n d u cted   o n   ea c h   s y s tem .   Fo r   th to tal  NPC ,   th o p tim al  s o lu tio n   is   k ep t,  d ef in ed   as  th e   p r esen v alu o f   ex p en d itu r es  m in u s   th s u m   o f   r ev e n u es.  T h co s ts   in clu d th co s o f   g r id   elec tr icity ,   th in itial  in v estm en t,  th co s o f   r ep lace m en t,  an d   th co s o f   o p er atio n   an d   m ain ten an ce .   R ev en u es  ar ea r n ed   th r o u g h   th s ale  o f   elec tr ic ity   to   th g r id .   R estrictio n s   in clu d p o wer   b alan ce   co n s tr ain ts ,   b atter y   ch a r g in g   a n d   d is ch ar g i n g   co n s tr ain ts ,   an d   co n s tr ain ts   o n   e n er g y   tr an s a ctio n s   with   th g r id .   v iab le  MG   s atis f ies  th p o w er   b alan ce   r e q u ir em e n at   ea ch   tim s tep .   Fin ally ,   p o s s ib le  M s y s tem s   ar s o r ted   b y   m in im u m   NPC ,   with   th f ir s t d esig n   h av in g   t h s m allest NPC   an d   th u s   b ein g   r e g ar d e d   as th b est s y s tem .   T h f o llo win g   f o r m u las  ar u s ed   to   d eter m in e   th p ar a m eter s   n ec ess ar y   f o r   co n d u ctin g   a n   ec o n o m ic  an aly s is   o f   h y b r id   s y s tem s .   T h n et  p r esen t c o s t   ( NPC   ( $ ) )   o f   an   in v estme n t c a n   b e   ca lcu lat ed   as f o llo ws   [4 7 ] :      =   ( , )   ( 1 )     wh er T AC   s tan d s   f o r   to tal  an n u alize d   co s t,  C R F f o r   ca p ital  r ec o v er y   f ac to r ,   n   f o r   p r o ject  d u r atio n   ( y ea r s ) ,   an d   i f o r   r ea l a n n u al  in ter est r a te  ( p er ce n tag e )   th at  ca n   b co m p u ted   u s in g   th n o m in al  d is c o u n t r ate  a n d   th in f latio n   r ate.   T h ( 2 )   [4 8 ]   is   u s ed   to   co m p u te  th C R F:        ( , ) = ( 1 + ) ( 1 + ) 1   ( 2 )     T h lev elize d   co s t o f   elec tr icity   ( L C OE )   is   ca lcu lated   as  ( 3 )   [4 8 ] .      =  +    ( 3 )     E p   is   th elec tr ical  en er g y   g e n er ated   to   m ee t   th p r im ar y   lo a d ,   an d   E ev   is   th a m o u n t o f   elec tr icity   g en er ated   to   s atis f y   th E lo ad .     An o th er   c r itical  ec o n o m ic  f ac to r   is   th Net   Pre s en W o r th   f o r   a   g iv en   s y s tem   Si  (   )   wh ich   is     an   ec o n o m ic  to o u s ed   t o   an al y ze   th p r o ject' s   p r o f itab ilit y .   T h g en e r al  eq u atio n   o f   a   g iv e n   p r o ject  is   d ef in e d   as  ( 4 )   [ 49 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   r ev iew   o f th tech n ica l - ec o n o mic  a n a lysi s   o f p ers o n a l e lec tr ic  ve h icle  in teg r a tio n   in     ( S a id a   K a r mich )   589     =       ( 4 )     wh er     is   th NPC   f o r   s y s t em   Si,  an d       is   th NPC   f o r   a   r ef er en tial  s y s tem .   A   p o s itiv v alu in d icate s   th at  th p r o ject  is   ec o n o m ically   f ea s ib le,   wh ile  n eg ativ v alu e   s h o ws  th at  it  is   n o t.   T h u s ,   th C O 2   em is s io n s   h av b ee n   esti m ated   u s in g   ( 5 )   [5 0 ] :       2 = 44 12              ( 5 )     wh er   2   is   th am o u n o f   C O 2   e m is s io n s ,     is   f u el  q u an tity   ( L iter s ) ,      is   th f u el  h ea tin g   v alu ( MJ/L) ,      is   ca r b o n   em is s io n   f ac to r   ( to n   ca r b o n /TJ) ,   an d      is   th o x id iz ed   ca r b o n   f r ac tio n .     2 . 2 . 2 .   Sens it iv it y   a na ly s is   s en s itiv ity   an aly s is   was  co n d u cted   t o   d eter m in e   th f ea s ib ilit y   o f   t h id ea l   s ce n ar io ' s   r esu lts   to   b e   g en er alize d   to   o th er   p ar ts   o f   th ME NA  r e g io n   o th e r   th a n   l ar g cities,  co n s id er in g   th e   v a r iatio n s   in   clim ate ,   in clu d in g   s u n   an d   win d .   Alo n g   with   r eg io n a ch an g es  in   m eteo r o lo g ical  d ata,   th v ar iety   o f   th co m p o n e n ts   co n tin u es  to   f lu ctu ate  f r o m   y ea r   to   y ea r .   T h s im u latio n   a n d   o p tim izatio n   s tag es  ar r e p ea ted   f o r   t h ese  two   u n ce r tain   p ar am eter s ,   r esu ltin g   in   th g en er atio n   o f   n ew  an d   im p r o v ed   s y s tem s .   Ap p r o p r ia te  d ata  ar p r o v id ed   to   d em o n s tr ate  h o th ese  u n c er tain   p ar am eter s   af f ec t th o u tp u t o f   th e   b est s y s tem s .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   th is   s ec tio n ,   s ev er al  MG   s y s tem s   ar co m p ar ed   to   a   r ef er en ce   s y s tem   b ased   o n   th eir   ec o n o m ic     an d   en v ir o n m en tal  q u alities ,   th v ar iatio n   o f   th m o s im p o r tan NPC   m etr ic s ,   s u ch   as  P an d   W T   ca p ital,    an d   v ar iatio n s   in   m eteo r o l o g ical  r eso u r ce s .   T h r ef e r en ce   s y s tem   ass u m es  th at  th g r id   m ee ts   all  o f   th elec tr ical  d em an d .     3 . 1 .     E co no m ic  a na ly s is   I n   o u r   r e v iew,   we  c o m p ar e   t h ec o n o m ic  v ia b ilit y   o f   s ix   MG   co n f i g u r atio n s   ac r o s s   1 6   ME NA  co u n tr ies,  ex a m in in g   n et  p r esen co s ( NPC )   an d   lev elize d   co s o f   elec tr icity   ( L C OE ) .   T h r esu lts   s h o th at ,   f o r   r eg io n s   with   lo elec tr icit y   p r ices,  s u ch   as Da m ascu s ,   K u wait,   an d   Ma n am a,   th b asic g r id - o n ly   s y s tem   is   m o r ec o n o m ically   v iab le  d u e   to   th lo wer   NPC   co m p ar ed   to   alter n ativ r en ewa b le  s y s tem s .   I n   co n tr ast,  f o r   r eg io n s   with   h ig h er   elec tr icity   p r ices,  s u ch   as San a’ a,   B eir u t,  an d   T u n is ,   h y b r i d   co n f ig u r atio n s   li k So lar - Gr id   s y s tem s   d em o n s tr ate  m o r f av o r ab le  NPC .   Ap p en d ix   s h o ws  an   ec o n o m ic   co m p ar is o n   b etwe en   s ix   s y s t em s b ase  ca s e,   s o lar - g r id ,   s o lar - s to r ag e L I   ASM - g r id ,   s o lar - win d -   g r i d ,   s o lar - win d - s to r ag e L I   ASM -   g r id ,   an d   win d - g r id   f o r   1 6   co u n tr ies  o f   th ME NA   r eg io n .   T o   m ee t h lo a d   f o r   t h p r o ject' s   en tire   life   ( 2 5   y ea r s ) ,   th s y s tem   was f o u n d   t o   n e ed   4 7 . 3   MWh /y ea r .   T h co s ts   n ec ess ar y   to   s atis f y   th is   n ee d   ar e   esti m ated   b ased   o n   th e   en er g y   c o s o f   ea c h   co u n tr y   ( T a b le  2 ) .   T h e   en er g y   c h ar g es  f o r   th b ase  ca s ca n   v ar y   f r o m   1 8 5 0   to   5 8   6 0 0   $ .   T h NPC   is   eq u al  to   th elec tr icity   ch ar g es   f o r   th r ef er en ce   s y s tem   s in ce   all  th en er g y   is   s atis f ied   f r o m   th g r id   o n ly .     C o n s id er in g   th b asic  s ce n ar io   f o r   ea ch   c o u n tr y ,   we  n o tice   th at  th lo wer   th en er g y   co s t/k W h ,   th lo wer   th NPC   ( th lo wes NP C   is   ass o ciate d   w ith   th city   o f   DAM AS  an d   th h ig h est  f o r   th city   o f   T u n is ) .   W h en   th en er g y   p r ice  is   lo w,   it  i s   n o ticea b le  t h at  th b asic  s y s tem   ( g r id   o n ly )   is   th m o s ad v an tag eo u s   co m p ar ed   to   th e   o th er   s y s tem s .   Fo r   ex am p le,   f o r   Dam ascu s ,   K u wait,   Ma n am a,   B ag h d ad ,   R iy ad h ,   T r i p o li,  Do h a,   Mu s ca t,  an d   C air o ,   t h b asic  s y s tem ' s   NP C   is   lo wer   th an   th o th er   alter n ativ s y s tem s .   Du t o   th e   r elativ ely   lo en er g y   co s ts   co m p ar ed   to   o th er   co u n tr ies,  h o wev er ,   f o r   th e   cities  o f   San a' a,   B eir u t,  Alg er ,   Ab u   Dh a b i,   Am m an ,   Ou j d a n d   T u n is   wh er th e   p r ice   o f   elec tr icity   is   h ig h er ,   th NPC   o f   th e   b asic  s y s tem   ( g r id   o n l y )   is   h ig h er   th an   th at  o f   o t h e r   alter n ativ r en ewa b le  s y s tem s .   I i s   n o ticea b le  th at   th h ig h er   th co s o f   elec tr icity   ( T ab le  2 )   [ 1 ] - [ 3 ] ,   [ 4 0 ] ,   th e   m o r ec o n o m ically   ad v a n tag eo u s   th o th er   alter n ativ s y s tem s   ar e.   I n   co m p a r is o n   with   s tu d ies b y   Kh em ar iy et  a l.   [ 27 ]   a n d   R az m jo o   et  a l.   [2 8 ] ,   o u r   f i n d in g s   alig n   with   th eir   co n clu s io n s   th at   s o lar - b a s ed   s y s tem s   p r o v i d th e   m o s t c o s t - ef f ec tiv s o lu tio n s   f o r   r e g io n s   with   ab u n d a n t   s o lar   r eso u r ce s .   Ho wev er ,   o u r   an aly s is   h ig h lig h ts   th at  win d   s y s tem s ,   wh ile  en v ir o n m en ta lly   b en ef icial,   m ay   n o b as  ec o n o m ically   v ia b le  d u to   th h ig h   ca p ital   co s ts   o f   win d   tu r b in es,  as   n o ted   in   s tu d ies   b y   Qo lip o u r   et  a l.   [3 0 ] .   C o m p ar in g   th e   alter n ativ e   s y s tem s ,   th lo west  NPC   is   f o r   t h s o lar - g r id   s y s tem   f o r   all   cities  co n s id er ed .   I n   ter m s   o f   e n er g y   ch ar g es,  th s y s tem   t h at  s ells   th m o s elec tr icity   th r o u g h   th e   g r id   is   s o lar - win d - s to r ag e - g r id .   I n   o th er   w o r d s ,   th s y s tem   ac cu m u lates  th m o s m o n ey   f r o m   th a u th o r i ties   b y   s ellin g   th em   th ex ce s s ,   b u t d esp ite  t h is ,   th s y s tem   r em ain s   less   ec o n o m ically   r eliab le  g iv en   th h i g h   c ap ital o f   th t u r b in e   ( h ig h er   NPC ) .   T h is   is   co n f ir m ed   b y   co m p a r in g   NPW   s y s te m s .   T h g r ea ter   th NPW ,   th e   m o r p r o f itab le  th e   p r o ject.   T h win d - g r i d   s y s tem   is   n o t   r ec o m m en d e d   g iv en   th ca p ital  o f   W T   a n d   th win d   d ep o s it  ( NPW   <0 ) .   T h lo west  en er g y   c o s co r r es p o n d s   to   s o lar - g r id   s y s tem ( l o west  L C OE ) .   C o n s id er in g   th ese  p ar am eter s ,   th e   m o s ec o n o m ically   r eliab le  s y s tem   in   th is   r eg io n   is   s o lar - g r id .   Oth er   s y s tem s   m ay   b m o r f in an cially   p r o f itab le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   584 - 598   590   b y   co n s id er in g   co m p o n e n ca p ital  an d   m eteo r o l o g ical  r eso u r ce s ,   as  d is cu s s ed   in   m o r d etail  in   th s en s itiv ity   an aly s is   s ec tio n .   Giv en   th im p ac o f   th p r ice  o f   elec tr icity   o n   th p r o f itab ilit y   o f   t h s o lar - g r id   s y s tem ,   we  s tu d ied   th e   im p ac t o f   in cr ea s in g   th p r ice  o f   en er g y   ( r em o v al  o f   s u b s titu tio n s   o n   th v ar iatio n   o f   NPC ,   NPW ,   an d   L C OE )   f o r   th ca s o f   Mo r o cc o .   B y   i n cr ea s in g   th e   elec tr icity   p r ice  f r o m   2 0 to   1 0 0 f o r   Mo r o c co ,   T ab le  5   s h o ws  th at  as  th elec tr icity   p r ice   in cr ea s es,  th NPC   an d   L C OE   d ec r ea s e,   m ak i n g   t h s y s tem   m o r ec o n o m ically   p r o f itab le.   T h is   is   co n f ir m ed   b y   th NPW ,   wh ich   in cr ea s es a s   th elec tr icity   p r ice  in cr ea s es.       T ab le  5 .   E c o n o m ic  m etr ics o f   o p tim al  d esig n   ( PV - g r id )   as a   f u n ctio n   o f   th e   in cr ea s ed   lev el     o f   u tili ty   r ates f o r   Mo r o cc o     0%   2 0 %   4 0 %   6 0 %   8 0 %   1 0 0 %   N P C   ( $ )   1 8 5 2 9   1 6 2 3 0   1 5 6 8 2   1 5 1 0 6   1 4 5 0 9   1 3 8 9 2   N P W   ( $ )   3 8 5 0 9   5 2 2 1 5 . 6   6 4 1 7 1 . 2   7 6 1 5 4 . 8   8 8 1 5 9 . 4   1 0 0 1 8 4   LC O ( $ / k W h )   0 . 0 1 5   0 . 0 1 4   0 . 0 1 3   0 . 0 1 3   0 . 0 1 2   0 . 0 1 2       3 . 2 .     E m is s io a na ly s is   Mo r o cc o   was  ch o s en   to   test   t h is   h y p o th esis   to   co n f ir m   th e   p o s itiv im p ac o f   th e   ad o p tio n   o f   th e   alter n ativ r en ewa b le  s y s tem   o n   th en v ir o n m en t.   W h en   co n s id er in g   ca r b o n   em is s io n s ,   th So lar - W in d - Sto r ag e - Gr id   s y s tem   s tan d s   o u as  th least  p o llu tin g   co n f ig u r atio n ,   em itti n g   o n ly   6 . 4   m et r ic  to n s   o f   C O 2   p er   y ea r ,   co m p a r ed   to   th g r id - o n ly   s y s tem s   1 1 . 7   m etr ic  to n s   ( Fig u r 4 ) .   T h ese  f in d in g s   ar co n s is ten with   Deb o u za   et   a l.   [3 1 ] ,   wh o   em p h asized   th en v ir o n m en tal  b en e f its   o f   h ig h   r en ewa b le   en er g y   i n teg r atio n   in   MG s .   Ho wev er ,   wh ile  o u r   s tu d y   co n f ir m s   th lo em is s io n   b en e f its   o f   win d   s y s tem s ,   it  d iv er g es  f r o m   W u   et  a l.   [3 2 ] ,   wh o   s u g g ested   th at  win d - d o m in ated   s y s tem s   co u ld   ac h iev g r ea ter   C O 2   r ed u ctio n s   wi th   o p tim ized   b atter y   in teg r atio n .   Ou r   an aly s is   s u g g ests   th at   co m b in atio n   o f   s o lar   an d   win d ,   r ath er   th an   win d   al o n e,   o f f e r s   th b est   b alan ce   b etwe en   c o s t e f f icien c y   an d   e m is s io n s   r ed u ctio n .           Fig u r 4 .   E n v ir o n m en tal  im p a ct  f o r   ea ch   MG   s y s tem       3 . 3 .     T ec hn ica a na ly s is   Mo r o cc o   was  ch o s en   to   test   th tech n ical  f ea s ib ilit y   o f   alter n ativ r e n ewa b le  s y s tem s   t o   test   th is   h y p o th esis .   Fig u r 5   illu s tr ate s   th m o n th ly   av er a g o f   th v ar io u s   s y s tem s '   elec tr ici ty   to   m ee to tal  elec tr icity   d em an d   ( 5 6 . 8   p e r   ce n t p r im ar y   lo ad ,   4 3 . 2   p er   ce n t E lo ad ) .   T h g r id   m ee ts   th r e f er en ce   s y s tem ' s   en tire   lo ad   o f   1 8 5 4 9   KW h /y ea r   ( Fig u r 5 ( a) ) .   Giv en   th at  th e   g r i d - PV  s y s tem   Fig u r 5 ( b )   is   d ep e n d en t   o n   th m o n th l y   s o lar   r ad iatio n ,   th PV  p r o d u ctio n   was  esti m ated   at  4 0 0 0 3   KW h /y ea r .   7 3 . 6   p er   ce n o f   PV  p r o d u ctio n   ( r e n ewa b le  f r ac tio n )   was  u s ed   to   m ee d em an d th g r id   s atis f ied   th e   r em ain in g   d em an d .   T h e   s u r p lu s   elec tr icity   was   ex p ec ted   to   b 1 4 , 4 1 7   k W h   p e r   y ea r   an d   was so ld   to   th g r id .   T h m o s t c o s t - ef f ec tiv ap p r o ac h   f o u n d   th at  th e   s y s tem   th at  co n s id er s   b atter ies  ( PV - b atter y - g r id )   i m p lies   s in g le  b atter y n ev er t h eless ,   th is   lim ited   s to r ag ca p ac ity   h as  d o n e   n o a f f ec t h m o n th ly   a v er ag e   s ig n if ican tly   ( Fig u r 5 ( c) ) .   As  illu s tr ated   in   Fig u r 5 ( d ) ,   th e   PV - W in d - Gr id   s y s tem   en ab les  h ig h er   r en ewa b le  en er g y   f r ac tio n   to   b u s ed   to   m ee th lo ad   th an   th two   p r io r   s y s tem s   ( 8 1 . 7   p er   ce n t) .   So lar   PV  m et  6 7 . 1   p er ce n t   o f   d em an d   o n   an   a n n u al   av er a g e,   wh ile  win d   t u r b in es  m et  1 4 . 6 %.  B y   in teg r atin g   th e   b atter ies  as  an   o p tio n ,   th e   o p t im al  s o lu tio n   was  to   in co r p o r a te  s in g le  b atter y ,   wh ich   is   n o t   v is ib le  in   ( Fig u r 5 ( e) ) .   Ho we v er ,   th r en ewa b le  f r ac tio n   in c r ea s ed   to   8 2 . 1   p er   ce n t,   wh ich   is   ex p lain ed   b y   th s to r ag o f   en er g y   g en e r ated   b y   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   to   m ee t a   s m all  am o u n t o f   d e m an d   r ath er   th an   s o u r cin g   f r o m   th e   g r id .   T h m o n t h ly   en er g y   p r o d u ctio n   o f   th W in d - Gr id   s y s tem   is   d ep icted   in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   r ev iew   o f th tech n ica l - ec o n o mic  a n a lysi s   o f p ers o n a l e lec tr ic  ve h icle  in teg r a tio n   in     ( S a id a   K a r mich )   591   Fig u r 5 ( f ) .   W h ile  9 1 9 5   KW h /y ea r   was  p r o d u ce d   b y   th t u r b in e,   4 3 . 1   p e r   ce n was  u s e d   to   f u lf il  d em an d   ( r en ewa b le  f r ac tio n ) ,   an d   t h r em ain d er   was  s o ld   to   t h g r i d .   T h s y s tem   with   th h i g h est  r en ewa b le  f r ac tio n   is   th PV - b atter y - win d - g r id   s y s tem th is   r esu lt  ex p lai n s   wh y   t h p r ec ed in g   s ec tio n ' s   C O 2   em is s io n s   wer lo wer .       (a )     ( b )     (c )     (d )     (e )     (f)       Fig u r 5 .   Mo n th ly   elec tr ic  p r o d u ctio n   o f   th ( a)   b ase  ca s ( b )   s o lar - g r id ,   ( c)   s o lar - s to r ag e - g r id ,     ( d )   s o lar - win d - g r i d ,   ( e)   s o lar - win d - s to r ag e - g r id ,   a n d   ( f )   win d - g r id       T h p e r f o r m an ce   o f   MG   s y s tem s   in   r esp o n d in g   to   th e   h e u r is tic  r eq u est  is   d e p icted   i n   Fig u r e   6 .     Fig u r e s   6 ( a)   an d   6 ( b )   s h o ws  th at  th g r id   an d   PV  m et  th en tire   d em an d u n f o r t u n ately ,   d u r i n g   th h o u r s   wh en   th s o lar   r a d iatio n   is   m o s s ig n if ican t,  d e m an d   is   r elativ ely   l o w,   wh er ea s   th e   lo ad   is   g r ea te s wh en   r ec h a r g in g   th E Vs.  I is   p lain   to   s ee   th at   th am o u n o f   elec t r icity   g en er ated   b y   th PV  is   en tire l y   a b s o r b ed   b y   th lo a d ,   with   th r em ain d er   s o ld   to   th g r id .   T h m o d est  q u an tity   o f   en er g y   s to r ed   d u r in g   ce r tain   e x ce s s   h o u r s   m ay   b e   s ee n   b y   ad d in g   b atter y   to   th e   s y s tem ,   s h o wn   in   Fig u r 6 ( c) .   T h b atter y   is   d is ch ar g ed   in   t h ab s en ce   o f   s o lar   r ad iatio n .   E v alu atin g   th W T - PV - Gr id   s y s tem ' s   h eu r is tic   r esp o n s ( Fig u r 6 ( d ) )   s h o ws  th at  th elec tr icit y   ab s o r b ed   f r o m   th g r id   is   en tire ly   co n s is ten t w ith   th R E   g en er atio n .   An y   elec tr icity   ex ce s s   is   s o ld   to   th g r id ,   wh er ea s   p u r ch ases   ar e   m ad e   o n ly   wh e n   r en ewa b le   en er g y   s o u r ce s   ar e   u n a v ailab le  at   g iv e n   tim e.   Fig u r e   6 ( e )   illu s tr ates  th at  th MG ' s   r ea cti o n   is   also   ac cu r ate  wh en   ad d in g   b atter y   t o   th s y s tem .   Fin al ly ,   wh en   an al y zin g   th Gr id - W T   s y s tem ,   th e   m ic r o - g r i d   is   s till   ca p ab le  o f   s u p p ly in g   elec tr icity   to   t h lo a d   f ir s f r o m   r en ewa b le   s o u r ce s   an d   s u b s eq u en tly   f r o m   th g r id ; t h ex ce s s   elec tr icity   is   in jecte d   in to   th g r id .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   584 - 598   592   ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     (f)     ( g )       Fig u r 6 .   Ho u r ly   p er f o r m an ce   s u m m ar y   o f   th ( a )   b ase  ca s e,   ( b )   s o lar - g r id ,   ( c)   s o lar ,   s to r a g e,   an d   g r id ,     ( d )   s o lar ,   win d ,   an d   g r i d ,   ( e)   s o lar ,   win d ,   s to r a g e,   an d   g r i d ,   a n d   ( f )   win d ,   g r id       3 . 4 .     T ec hn ica a na ly s is   A   s e n s it i v i t y   a n a l y s is   w a s   m a d e   f o r   o t h e r   g e o g r a p h i c a l   c o o r d i n a t e s   a n d   o t h e r   t o l e r a n c e   o n   c o m p o n e n t   p r i c e s .   F i g u r e   7 ( a )   s h o ws   h o w   t h e   N P C   c h a n g e s   b y   v a r y i n g   t h e   P V   a n d   t u r b i n e   c o s t s .   B y   k e e p i n g   t h e   t u r b i n e ' s   c o s t   l o w e r   t h a n   t h c u r r e n t   v a l u e   ( c a p i t al   c o s t   m u l t i p li e r   < 1 ) ,   t h e   N PC   o f   t h e   s y s t e m   s e e m s   t o   b e   m o r e   a f f e c te d   b y   t h e   v a r i a t i o n   i n   t h e   P V   p a n e ls '   co s t .   I n d e e d ,   t h e   m o r e   t h e   c o s t   o f   P V   d e c r e a s es ,   t h e   m o r e   t h e   N PC   t e n d s   t o   d e c r e as e .   M o r e o v e r ,   b y   k e e p i n g   t h c a p i ta l   o f   t h PV   l o w e r   t h a n   t h e   c u r r e n t   v a l u e   ( c a p i t al   c o s t   m u l t i p li er   P < 1 ) ,   t h NPC   s e e m s   u n c h a n g e d   i f   t h t u r b i n e' s   c o s t   i n c r ea s es .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   i t   d e c r e as es   as   s o o n   a s   t h e   t u r b i n e ' s   c o s t   t e n d s   t o   d e c r e a s e .   B y   a n al y z i n g   t h e   im p a c t   o f   t h e   s o la r   a n d   w i n d   p o t e n t i a l   v a r i a ti o n   o n   t h e   N PC   F ig u r e   7 ( b ) ,   t h e   N P C   d e p e n d s   s t r o n g l y   o n   t h es e   t w o   n a t u r a l   r es o u r c e s .   I n d e e d ,   a b o v e   a   w i n d   s p e e d   o f   4 . 9 m /s ,   t h e   N PC   d e p e n d s   o n   t h t w o   p a r a m e te r s ,   w i n d   s p e e d   a n d   s o l a r   b e a r i n g ,   w h e r ea s   b e l o 4 . 9 m / s ,   t h e   N PC   d o es   n o t   s e em   t o   b e   a f f e c t e d   b y   t h e   w i n d   s p e e d .   W i n d   b u t   o n ly   f r o m   t h e   v a r i a t i o n   o f   t h e   s o l a r   r a d i a ti o n .   F i g u r e   7 ( c )   e x am i n e s   t h e   i m p a c t   o f   c o m p o n e n t   c o s t   v a r i a ti o n   o n   C O 2   e m is s i o n s .   T h e   f i g u r e   s h o ws   t h a t   C O 2   e m is s i o n s   a r e   i n s e n s i t i v e   t o   P V   c o s t .   E v en   if   PV  p a n els  co s in cr e ases   o r   d ec r ea s es  b y   5 0 %,  th MG   s y s tem   will  alwa y s   r ec o m m en d   m ax im u m   in s tallatio n   o f   PV ( r elativ ely   lo p r ice  c o m p ar e d   t o   W T ) .   I n   co n tr ast,  e m is s io n s   ar s tr o n g ly   lin k ed   to   th ca p ital  o f   PV  ( ca p ital  co s m u ltip lier   <1 ) .   Fin a lly ,   Fig u r 7 ( d )   s h o ws  th at  C O 2   em is s io n s   ar o n ly   af f ec ted   b y   s ig n if ican win d   s p ee d   ( th m o r th av er ag an n u al  win d   s p ee d   in cr ea s es,  th m o r C O 2   em is s io n s   d ec r ea s e) .   T h is   r esu lt  ca n   b ex p lain ed   b y   th e   f ac th at  th e   h ig h er   th win d   s p ee d ,   th m o r au to n o m o u s   th MG   s y s tem   is   r elativ to   th g r id .   H e n c e ,   o u r   t e c h n i c a l   a n a l y s i s   s h o w s   t h a t   t h e   i n c l u s i o n   o f   s t o r a g e   s y s t e m s ,   p a r t i c u la r l y   i n   s o la r - s t o r a g e - g r i d   c o n f i g u r a t i o n s ,   i n c r e as e s   th e   r e n e w a b l e   f r a c t i o n   t o   o v e r   8 0 % ,   w i t h   s u r p l u s   e n e r g y   s t o r ed   f o r   l a t e r   u s e .   T h i s   f i n d i n g   e c h o e s   t h e   r es u l ts   o f   K u m a r   e t   a l .   [ 2 0 ] ,   w h o   d e m o n s t r a t e d   t h a t   i n te g r a t i n g   b a tt e r y   s t o r a g e   i n t o   M Gs   e n h a n c e s   t h ei r   a b i li t y   t o   m a n a g e   v a r i a b l e   r e n ew a b l e   e n e r g y   s o u r c e s .   M o r e o v e r ,   w h e n   co m p a r i n g   P V - b a s ed   s y s te m s   t o   w i n d - b as e d   s y s t e m s ,   o u r   s t u d y   h i g h l i g h t s   t h e   s e n s i ti v i t y   o f   s y s te m   p e r f o r m a n c e   t o   m e t e o r o l o g i c a c o n d i t i o n s ,   p a r t i c u la r l y   s o l a r   r ad i a t i o n   a n d   w i n d   s p e e d s .   A n d o n i   e t   a l .   [ 3 7 ]   s i m i l a r l y   f o u n d   t h a t   w i n d   s p e e d s   a b o v 4 . 9 m / s   s i g n i f i ca n t l y   e n h a n c e   s y s t e m   p e r f o r m a n c e ,   t h o u g h   o u r   f i n d i n g s   e m p h a s i z e   t h a t   s o la r   e n e r g y   r e m a i n s   t h e   m o r e   r e l i a b l e   a n d   c o s t - e f f e ct iv e   r e s o u r c e   a c r o s s   t h e   M E NA   r e g i o n .   T h e   e c o n o m i c   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   s i x   s y s te m s   n a m e l y   b as e   c as e ,   s o l ar - g r i d ,   s o l a r - s t o r a g e:   L I   A SM - g r i d ,   s o l a r - w i n d - g r i d ,   s o la r - w i n d - s t o r a g e :   L I   AS M - g r i d ,   a n d   w i n d - g r i d   f o r   1 6   c o u n t r i e s   o f   t h e   ME N A   r e g i o n   is   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   8   ( s e e   A p p en d i x ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A   r ev iew   o f th tech n ica l - ec o n o mic  a n a lysi s   o f p ers o n a l e lec tr ic  ve h icle  in teg r a tio n   in     ( S a id a   K a r mich )   593   ( a)     ( b )     ( c)     ( d )       Fig u r 7 .   E f f ec t o f   ch an g es in   th ( a)   NPC   b ased   o n   PV p a n e ls   an d   W T   ca p ital c o s t,  ( b )   NP C   b ased   o n   s o lar   GHI   an d   win d   s p ee d ,   ( c)   C O 2   b ased   o n   PV p a n els an d   W T   c ap ital c o s t,  an d     ( d )   C O 2   b ased   o n   s o lar   GHI   a n d   win d   s p ee d     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.