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Developing a Pathway to Sustainable Residential Cooling in West African Cities : The Case Study of Tema, Ghana

Mertens, Marriette Omaidja (2021)
Developing a Pathway to Sustainable Residential Cooling in West African Cities : The Case Study of Tema, Ghana.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00017643
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Air conditioning is not just a matter of individual comfort in many tropical countries but a precondition of public health, work productivity and economic growth. Residential cooling is energy-intensive, raising profound concern to exacerbate global warming and in turn the need for more residential cooling as the prevalence of air conditioners especially in Africa is expected to skyrocket in the future. This work develops a pathway to sustainable residential cooling for West African cities to address this challenge. As meaningful data are basically non-existent, electricity end use monitoring and survey of 60 households in Tema city is conducted. This is the first measurement study of residential electricity end use in Ghana. A detailed building energy model, representative in terms of archetype and cooling demand, is developed based on and calibrated with the collected data. The validated model is used for dynamic energy simulation to study the impact of key determinants on cooling energy demand and identify specific reduction measures. Dynamic energy simulation of the cooling schedule is used to demonstrate the potential for rooftop solar photovoltaic to meet this energy demand if operated in a smart way. The work is complemented by policy recommendations to incentivize renewable energy deployment and an economic assessment of the various identified demand reduction measures and solar photovoltaic systems. To walk this pathway successfully and turn sustainable residential cooling for West African cities into reality, it is vital to have barriers for implementation removed and create win-win situations for cooperation of stakeholders across the electrical energy system.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2021
Autor(en): Mertens, Marriette Omaidja
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Developing a Pathway to Sustainable Residential Cooling in West African Cities : The Case Study of Tema, Ghana
Sprache: Englisch
Referenten: Kuhn, Prof. Christoph ; Sass, Prof. Dr. Ingo
Publikationsjahr: 10 Februar 2021
Ort: Darmstadt
Kollation: xvii, 217 Seiten
Datum der mündlichen Prüfung: 10 Februar 2021
DOI: 10.26083/tuprints-00017643
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/17643
Kurzbeschreibung (Abstract):

Air conditioning is not just a matter of individual comfort in many tropical countries but a precondition of public health, work productivity and economic growth. Residential cooling is energy-intensive, raising profound concern to exacerbate global warming and in turn the need for more residential cooling as the prevalence of air conditioners especially in Africa is expected to skyrocket in the future. This work develops a pathway to sustainable residential cooling for West African cities to address this challenge. As meaningful data are basically non-existent, electricity end use monitoring and survey of 60 households in Tema city is conducted. This is the first measurement study of residential electricity end use in Ghana. A detailed building energy model, representative in terms of archetype and cooling demand, is developed based on and calibrated with the collected data. The validated model is used for dynamic energy simulation to study the impact of key determinants on cooling energy demand and identify specific reduction measures. Dynamic energy simulation of the cooling schedule is used to demonstrate the potential for rooftop solar photovoltaic to meet this energy demand if operated in a smart way. The work is complemented by policy recommendations to incentivize renewable energy deployment and an economic assessment of the various identified demand reduction measures and solar photovoltaic systems. To walk this pathway successfully and turn sustainable residential cooling for West African cities into reality, it is vital to have barriers for implementation removed and create win-win situations for cooperation of stakeholders across the electrical energy system.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

In vielen tropischen Ländern sind Klimaanlagen nicht nur eine Frage des individuellen Komforts, sondern eine Voraussetzung für öffentliche Gesundheit, Arbeitsproduktivität und wirtschaftlichen Fortschritt. Die vermehrte Kühlung von Wohnräumen ist energieintensiv und droht die globale Erwärmung (und damit den Bedarf an noch mehr Raumkühlung) zu verschärfen, da in Zukunft eine sprunghaft ansteigende Verbreitung von Klimaanlagen insbesondere in Afrika erwartet wird. Die vorliegende Arbeit entwickelt einen Weg zur nachhaltigen Wohnraumkühlung für westafrikanische Städte um dieser Herausforderung zu begegnen. Da aussagekräftige Daten weitgehend nicht existent sind, wird eine kombinierte Umfrage und Messkampagne zum Endverbrauch von elektrischem Strom in 60 Haushalten in Tema, Ghana durchgeführt, die erste derartige Studie in dem Land. Auf Grundlage der gesammelten Daten wird ein detailliertes Gebäudeenergiemodell entwickelt, das in Bezug auf den Archetyp und den Kühlenergiebedarf repräsentativ ist und mit den gesammelten Daten kalibriert wird. Das kalibrierte Modell wird zur dynamischen Gebäudeenergiesimulation verwendet, um den Einfluss von Schlüsselparametern auf den Energiebedarf der Raumkühlung zu untersuchen und spezifische Maßnahmen zur Bedarfsreduktion abzuleiten. Die Raumkühlung wird dynamisch simuliert um das Potential von Solar-Photovoltaik auf dem Hausdach zur Deckung des Energiebedarfs zu demonstrieren wenn die Klimaanlage in intelligenter Art und Weise betrieben wird. Ergänzt wird die Arbeit durch regulatorische Vorschläge zur Förderung des Einsatzes erneuerbarer Energien und durch eine Investitionsbewertung der verschiedenen Bedarfsreduktionsmaßnahmen und Photovoltaik- Systeme. Um diesen Weg erfolgreich zu beschreiten und nachhaltige Wohnraumkühlung in westafrikanischen Städten Wirklichkeit werden zu lassen, ist es von entscheidender Bedeutung, dass Bestandshindernisse beseitigt und Win-Win-Situationen zwecks Zusammenarbeit der verschiedenen Interessengruppen über das gesamte elektrische Energiesystem hinweg geschaffen werden.

Deutsch
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-176432
Zusätzliche Informationen:

Keywords: Sustainable Residential Cooling, Electricity End Use Survey, Load Monitoring Study, Original Dataset, Tema City, Ghana, ECOWAS, tropical climate, developing countries, Air Conditioning, Appliance Efficiency, Building Envelope, Rooftop Solar PV, Load Shifting, Pre-Cooling, Economic Analysis, Investment Calculation, Policy Review, Barriers to Implementation.

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 690 Hausbau, Bauhandwerk
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 15 Fachbereich Architektur
15 Fachbereich Architektur > Fachgruppe F: Gebäudetechnik
15 Fachbereich Architektur > Fachgruppe F: Gebäudetechnik > Entwerfen und nachhaltiges Bauen
Hinterlegungsdatum: 10 Mär 2021 15:04
Letzte Änderung: 16 Mär 2021 06:26
PPN:
Referenten: Kuhn, Prof. Christoph ; Sass, Prof. Dr. Ingo
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 10 Februar 2021
Export:
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