Canal{0}}top PV Afganisztán hatalmas öntözési projektjéhez

Egy japán és afganisztáni kutatócsoport elvégezte az afganisztáni Qush-Tepa öntözőcsatorna csatorna-top PV (CTPV) rendszerének műszaki-környezeti és gazdasági értékelését. Ennek érdekében a kutatók bevezették az integrált technológiai-gazdasági-környezeti értékelésnek (ITEEA) nevezett keretrendszert, amely szerintük más, hasonló jellemzőkkel rendelkező fejlődő régiókra is átvihető, ideértve Indiát, Pakisztánt, Észak- és Kelet-Afrikát, valamint Délkelet-Ázsia egyes részeit.

„Az ITEEA keretrendszer kifejezetten számszerűsíti az energiatermelést, a víz{0}}párolgás csökkentését, a földhasználat-megtakarítását és a gazdasági teljesítményt egyetlen analitikai struktúrán belül” – mondta Hameedullah Zaheb, a megfelelő szerző a pv magazinnak. "Ez az integrált perspektíva különösen fontos az sérülékeny és erőforrásokkal korlátozott{3}}régiókban, ahol az infrastruktúrának egyszerre több célt kell szolgálnia. Érdekeltek vagyunk az ITEEA keretrendszerének kiterjesztésében Közép- és Dél-Ázsia más, határokon átnyúló csatornarendszereire."

A keretrendszer Qush{0}}Tepa-csatornára való alkalmazásának eredményeiről tárgyalva Zaheb elmondta, hogy az egyik legszembetűnőbb eredmény a csatorna árnyékolásával elérhető vízmegtakarítás mértéke volt. "Még a csatorna részleges lefedettsége esetén is a párolgás csökkenése több száz millió köbméter megtakarított vizet eredményez a projekt élettartama alatt, aminek gazdasági és stratégiai jelentősége is összemérhető magával a villamosenergia-termeléssel" - tette hozzá.

A Qush-Tepa öntözőcsatorna munkálatai 2022-ben kezdődtek, és várhatóan 2028-ban fejeződnek be. Az Afganisztán északi részén található projekt az Amu Darja folyóból mintegy 550 000 hektár öntözésére szolgál, és több mint 60 000 háztartást szolgál ki. A tervek szerint a csatorna alcsatornák nélkül 285 km hosszú, felső szélessége 125 m, mederszélessége 85 m, vízmélysége 6,5 m, teljes csatornamélysége 8 m.

A csoport ITEEA keretrendszere térinformatikai szűréssel és előzetes -megvalósíthatósági felméréssel kezdődik, távérzékelési adatkészletek-, GIS-rétegek és az érdekelt felekkel folytatott interjúk felhasználásával. A második lépésben a technológiai-gazdasági és környezeti modellezést a System Advisor Model (SAM) segítségével az energiaszimulációhoz, a párolgási együttható módszerét (ECM) pedig a hidrológiai értékeléshez használják. A harmadik lépés a műszaki tervezésre és a rendszer optimalizálására összpontosít, beleértve a moduláris rendszerkonfigurációt, a csatorna térbeli elrendezését és a felületi lefedettséget.

A negyedik lépésben a rendszer telepítése és működésbe lép. Ebben a szakaszban a keretrendszer kétágú kibocsátással számol, mint például a szivattyúkon keresztül a mezőgazdasági tárolókba vagy gazdaságokba áramló víz, valamint a vidéki villamosításhoz vagy a hálózati exporthoz szükséges villamosenergia-termelés. Az ötödik lépés a szakpolitikai integrációval, a hálózati megfeleléssel és az érdekelt felek bevonásával foglalkozik. Az utolsó lépésben zárt-hurkú tanulási megközelítést alkalmaznak a valós idejű teljesítményadatok és az alapvetítések összehasonlítására.

Az első három lépés alapján a kutatók a csatorna egy Mazar-i-Sharif melletti szakaszát választották ki a CTPV telepítésére, mivel az nagyobb napenergia-potenciált kínál. 550 W-os kristályos-szilícium napelemes modulokat választottak 19%-os hatékonysággal, 0 fokos dőlésszöggel és 180 fokos irányszöggel, déli fekvéssel. A modellezett rendszer összteljesítménye 836 MW volt. Mivel ez egy szimulációs vizsgálat volt, a csapat nem telepítette a rendszert, hanem 18%, 20% és 23% kapacitástényezővel modellezte a működését.

"A CTPV rendszert 836 MW beépített kapacitással tervezték, és 20%-os alap-kapacitástényezővel a rendszer évente körülbelül 1465 GWh termelésére képes, 18-23%-os kapacitástényezőknek megfelelő 1318-1684 GWh érzékenységi tartományban" - magyarázta a csoport. "Továbbá a rendszer hozzávetőlegesen 20%-kal csökkenti a víz párolgását, így körülbelül 445 millió m3 vizet takarít meg, és 25 év alatt körülbelül 200 millió USD vízmegtakarítási előnnyel jár.

„A földhasználat{0}}megtakarítása további 118 millió dollárral járul hozzá a teljes haszonhoz” – magyarázták a tudósok. "A szükséges kezdeti beruházás hozzávetőlegesen 1,08 milliárd dollár, és a projekt gazdaságosságát 25 éves élettartamra vetítve, 12%-os alapdiszkontráta mellett értékelik, 8-16%-os érzékenységi elemzéssel. Kedvező finanszírozási és teljesítmény-forgatókönyvek esetén a rendszer pozitív gazdasági megtérülést mutat, miközben az eredmények továbbra is érzékenyek a kapacitástényezőre és a diszkontrátára vonatkozó feltételezésekre."

A kutatási munkát a „Csatorna{0}}legjobb fotovoltaikus rendszerek a Qush-Tepa-csatornán: az energia-víz szinergia modellje” című kiadványban mutatták be, amely az Energy Conversion and Management című folyóiratban jelent meg.