Canal-najwyższy PV dla projektu ogromnego nawadniania w Afganistanie

Grupa badawcza z Japonii i Afganistanu przeprowadziła ocenę techniczną-środowiskową i ekonomiczną systemu-kanałowego PV (CTPV) na kanale irygacyjnym Qush-Tepa w Afganistanie. W tym celu badacze wprowadzili ramy zwane zintegrowaną oceną techno-ekonomiczną-środowiska (ITEEA), którą ich zdaniem można przenieść na inne rozwijające się regiony o podobnych cechach, w tym Indie, Pakistan, Afrykę Północną i Wschodnią oraz części Azji Południowo-Wschodniej.

„Ramy ITEEA wyraźnie określają ilościowo produkcję energii,-redukcję parowania wody,-oszczędności w użytkowaniu gruntów i wyniki ekonomiczne w ramach jednej struktury analitycznej” – powiedział magazynowi pv autor korespondent Hameedullah Zaheb. „Ta zintegrowana perspektywa jest szczególnie ważna w przypadku regionów wrażliwych i-o ograniczonych zasobach, gdzie infrastruktura musi służyć jednocześnie wielu celom. Jesteśmy zainteresowani rozszerzeniem ram ITEEA na inne systemy kanałów transgranicznych w Azji Środkowej i Południowej”.

Omawiając wyniki zastosowania ram w kanale Qush-Tepa, Zaheb stwierdził, że jednym z najbardziej uderzających odkryć jest skala oszczędności wody możliwa do osiągnięcia dzięki zacienieniu kanału. „Nawet przy częściowym pokryciu kanałów ograniczenie parowania przekłada się na setki milionów metrów sześciennych zaoszczędzonej wody w całym okresie trwania projektu, co ma znaczenie gospodarcze i strategiczne porównywalne z samym wytwarzaniem energii elektrycznej” – dodał.

Prace nad kanałem irygacyjnym Qush-Tepa rozpoczęły się w 2022 r. i mają zakończyć się w 2028 r. Projekt zlokalizowany w północnym Afganistanie ma na celu przekierowanie wody z rzeki Amu Darya w celu nawadniania około 550 000 hektarów i zaspokojenia potrzeb ponad 60 000 gospodarstw domowych. Planuje się, że kanał będzie miał długość 285 km, z wyłączeniem-kanałów podrzędnych, szerokość w górnej części 125 m, szerokość koryta 85 m, głębokość wody 6,5 m i całkowita głębokość kanału 8 m.

Ramy ITEEA grupy rozpoczynają się od analizy geoprzestrzennej i wstępnej-oceny wykonalności z wykorzystaniem-zestawów danych teledetekcji, warstw GIS i wywiadów z zainteresowanymi stronami. Na drugim etapie przeprowadzane jest modelowanie techno-ekonomiczne i środowiskowe przy użyciu modelu System Advisor (SAM) do symulacji energii i metody współczynnika parowania (ECM) do oceny hydrologicznej. Trzeci etap koncentruje się na projektowaniu inżynieryjnym i optymalizacji systemu, w tym konfiguracji systemu modułowego, układzie przestrzennym kanału i pokryciu powierzchni.

W czwartym kroku system jest instalowany i rozpoczyna działanie. Na tym etapie ramy uwzględniają rozdzielone produkty, takie jak przepływ wody przez pompy do magazynów rolnych lub gospodarstw rolnych oraz wytwarzanie energii elektrycznej na potrzeby elektryfikacji obszarów wiejskich lub eksportu do sieci. Piąty krok dotyczy integracji polityki, zgodności z siecią i zaangażowania interesariuszy. Na ostatnim etapie stosuje się podejście polegające na uczeniu się w-pętli zamkniętej w celu porównania danych dotyczących wydajności-w czasie rzeczywistym z prognozami bazowymi.

Na podstawie pierwszych trzech etapów badacze wybrali odcinek kanału w pobliżu Mazar-i-Sharif do rozmieszczenia CTPV, ponieważ zapewnia on wyższy potencjał słoneczny. Wybrali moduły fotowoltaiczne z-krzemu krystalicznego o mocy 550 W i sprawności 19%, zainstalowane pod kątem nachylenia 0 stopni i azymutu 180 stopni, skierowane na południe. Modelowany system miał łączną moc 836 MW. Ponieważ było to badanie symulacyjne, zespół nie wdrożył systemu, lecz zamiast tego modelował jego działanie, stosując współczynniki wydajności wynoszące 18%, 20% i 23%.

„System CTPV został zaprojektowany z myślą o mocy zainstalowanej wynoszącej 836 MW i przy zastosowaniu-współczynnika mocy obudowy podstawowej wynoszącego 20% system jest w stanie wygenerować około 1465 GWh rocznie, przy zakresie czułości 1318–1684 GWh, co odpowiada współczynnikom wydajności wynoszącym 18–23%” – wyjaśniła grupa. „Co więcej, system ogranicza parowanie wody o około 20%, oszczędzając około 445 milionów m3 wody i zapewniając-oszczędności wody o wartości około 200 milionów dolarów w ciągu 25 lat.

„Oszczędności w użytkowaniu-gruntów przyczyniają się do dodatkowych 118 milionów dolarów łącznych korzyści” – wyjaśnili naukowcy. „Początkowa wymagana inwestycja wynosi około 1,08 miliarda dolarów, a ekonomikę projektu ocenia się na przestrzeni 25 lat przy podstawowej stopie dyskontowej wynoszącej 12%, z analizą wrażliwości na poziomie 8–16%. W korzystnych scenariuszach finansowania i wyników system wykazuje dodatnie zwroty ekonomiczne, podczas gdy wyniki pozostają wrażliwe na założenia dotyczące współczynnika wydajności i stopy dyskontowej”.

Wyniki badań zaprezentowano w artykule „Canal-top fotowoltaika na kanale Qush-Tepa: model synergii energii i wody”, opublikowanym w czasopiśmie Energy Conversion and Management: X. W badaniu wzięli udział naukowcy z Japońskiego Uniwersytetu Ryukyus, Afganistanu w Kabulu i Uniwersytetu w Awicennie.