Canal-top PV для масштабного іригаційного проекту в Афганістані

Дослідницька група з Японії та Афганістану провела техніко-екологічну та економічну оцінку верхньої фотоелектричної системи (CTPV) на зрошувальному каналі Куш-Тепа в Афганістані. З цією метою дослідники запровадили структуру під назвою інтегрована техно-економічна-оцінка навколишнього середовища (ITEEA), яку, за їхніми словами, можна перенести в інші регіони, що розвиваються, з подібними характеристиками, включаючи Індію, Пакистан, Північну та Східну Африку та частини Південно-Східної Азії.

«Структура ITEEA чітко кількісно визначає виробництво енергії,-зменшення випаровування води,-економію-користування землею та економічні показники в рамках єдиної аналітичної структури», — сказав автор-кореспондент Хамедулла Захеб журналу pv. «Ця інтегрована перспектива особливо важлива для вразливих регіонів із-обмеженими ресурсами, де інфраструктура має служити одночасно багатьом цілям. Ми зацікавлені в розширенні структури ITEEA на інші системи транскордонних каналів у Центральній та Південній Азії».

Обговорюючи результати застосування системи до каналу Куш-Тепа, Захеб сказав, що одним із найяскравіших висновків є масштаб економії води, досягнутий завдяки затіненню каналу. «Навіть із частковим покриттям каналу, скорочення випаровування перетворюється на сотні мільйонів кубометрів збереженої води протягом життєвого циклу проекту, що має економічне та стратегічне значення, порівнянне з самим виробництвом електроенергії», – додав він.

Роботи на зрошувальному каналі Куш-Тепа розпочалися в 2022 році та, як очікується, будуть завершені в 2028 році. Розташований на півночі Афганістану проект перенаправляє воду з річки Амудар’я для зрошення близько 550 000 гектарів і обслуговування понад 60 000 домогосподарств. Протяжність каналу без урахування під-каналів планується 285 км, ширина верхньої частини 125 м, ширина русла 85 м, глибина води 6,5 м, загальна глибина каналу 8 м.

Структура ITEEA групи починається з геопросторового скринінгу та попередньої-оцінки здійсненності, використовуючи набори даних дистанційного-зондування, рівні ГІС та інтерв’ю із зацікавленими сторонами. На другому етапі техніко-економічне та екологічне моделювання проводиться з використанням моделі System Advisor (SAM) для енергетичного моделювання та методу коефіцієнта випаровування (ECM) для гідрологічної оцінки. Третій крок зосереджений на інженерному проектуванні та оптимізації системи, включаючи конфігурацію модульної системи, просторове розташування каналу та покриття поверхні.

На четвертому етапі система встановлюється і вводиться в роботу. На цьому етапі система враховує роздвоєні результати, такі як потік води через насоси до сільськогосподарських сховищ або ферм, а також виробництво електроенергії для електрифікації сільської місцевості або експорту в мережу. П’ятий крок стосується інтеграції політики, відповідності мережі та залучення зацікавлених сторін. На останньому кроці використовується підхід із замкнутим-циклом навчання для порівняння-даних продуктивності в реальному часі з базовими прогнозами.

На основі перших трьох кроків дослідники вибрали ділянку каналу поблизу Мазарі-і-Шаріфа для розгортання CTPV, оскільки він пропонує більший сонячний потенціал. Вони обрали кристалічні-кремнієві фотоелектричні модулі потужністю 550 Вт з ефективністю 19%, встановлені під кутом нахилу 0 градусів і азимутом 180 градусів, спрямовані на південь. Змодельована система мала загальну потужність 836 МВт. Оскільки це було симуляційне дослідження, команда не розгортала систему, а натомість змоделювала її роботу, використовуючи коефіцієнти потужності 18%, 20% і 23%.

«Система CTPV розроблена зі встановленою потужністю 836 МВт, і використовуючи базовий-фактор потужності 20%, система здатна генерувати приблизно 1465 ГВт-год щорічно з діапазоном чутливості 1318–1684 ГВт-год, що відповідає коефіцієнтам потужності 18-23%», – пояснили в групі. «Крім того, система зменшує випаровування води приблизно на 20%, зберігаючи близько 445 мільйонів м3 води та забезпечуючи-збереження води на суму приблизно 200 мільйонів доларів США протягом 25 років.

«Економія-землекористування додає додаткові 118 мільйонів доларів США до загальної вигоди», – пояснили вчені. «Потрібні початкові інвестиції становлять приблизно 1,08 мільярда доларів США, а економічні показники проекту оцінюються протягом 25 років життя за базової ставки дисконтування 12%, з аналізом чутливості на 8–16%. За сприятливих сценаріїв фінансування та ефективності система демонструє позитивну економічну віддачу, тоді як результати залишаються чутливими до коефіцієнта потужності та припущень щодо ставки дисконтування».

Дослідницька робота була представлена ​​в «Canal-top photovoltaic systems on the Qush-Tepa Canal: a model for energy–water synergy», опублікованому в Energy Conversion and Management: X. У дослідженні брали участь дослідники з Японського університету Рюкю, Кабульського університету Афганістану та Університету Авіценни.