Kanalo{0}}top PV, skirtas didžiuliam Afganistano drėkinimo projektui

Tyrimų grupė iš Japonijos ir Afganistano atliko techno{0}}aplinkosaugos ir ekonominį kanalo-top PV (CTPV) sistemos Afganistano Qush-Tepa drėkinimo kanale įvertinimą. Šiuo tikslu mokslininkai įdiegė sistemą, vadinamą integruotu techno{4}}ekonominiu-aplinkos vertinimu (ITEEA), kuri, jų teigimu, gali būti perkeliama į kitus besivystančius regionus, turinčius panašių savybių, įskaitant Indiją, Pakistaną, Šiaurės ir Rytų Afriką bei dalis Pietryčių Azijos.

„ITEEA sistemoje aiškiai apibrėžiama energijos gamyba, vandens-garavimo mažinimas, žemės-naudojimo taupymas ir ekonominiai rezultatai vienoje analitinėje struktūroje“, – žurnalui pv sakė atitinkamas autorius Hameedullah Zahebas. "Ši integruota perspektyva ypač svarbi pažeidžiamiems ir{3}}ištekliai ribotiems regionams, kur infrastruktūra turi vienu metu tarnauti keliems tikslams. Esame suinteresuoti išplėsti ITEEA sistemą į kitas tarpvalstybines kanalų sistemas Centrinėje ir Pietų Azijoje."

Aptardamas sistemos taikymo Qush{0}}Tepa kanalui rezultatus, Zahebas sakė, kad vienas ryškiausių atradimų buvo vandens taupymo mastas, pasiekiamas naudojant kanalo šešėliavimą. „Net ir iš dalies padengus kanalą, išgaravimo sumažėjimas per visą projekto gyvavimo laiką sukuria šimtus milijonų kubinių metrų vandens, o tai turi ekonominę ir strateginę reikšmę, panašią į elektros energijos gamybą“, – pridūrė jis.

Qush-Tepa drėkinimo kanalo darbai buvo pradėti 2022 m., o tikimasi baigti 2028 m. Šis projektas, esantis Afganistano šiaurėje, nukreipia vandenį iš Amudarjos upės, kad drėkintų apie 550 000 hektarų ir aptarnautų daugiau nei 60 000 namų ūkių. Planuojama, kad kanalo ilgis būtų 285 km, neįskaitant subkanalų, viršaus plotis – 125 m, vagos plotis – 85 m, vandens gylis – 6,5 m, o bendras kanalo gylis – 8 m.

Grupės ITEEA sistema prasideda geoerdviniu patikrinimu ir išankstiniu-galimybių vertinimu, naudojant nuotolinio-aptikimo duomenų rinkinius, GIS sluoksnius ir suinteresuotųjų šalių interviu. Antrame etape techno-ekonominis ir aplinkos modeliavimas atliekamas naudojant sistemos patarėjo modelį (SAM) energijos modeliavimui ir garavimo koeficiento metodą (ECM) hidrologiniam vertinimui. Trečiame žingsnyje daugiausia dėmesio skiriama inžineriniam projektavimui ir sistemos optimizavimui, įskaitant modulinę sistemos konfigūraciją, kanalo erdvinį išdėstymą ir paviršiaus dangą.

Ketvirtajame etape sistema įdiegiama ir pradeda veikti. Šiame etape sistemoje atsižvelgiama į dvišakias galias, pvz., vandens srautus per siurblius į žemės ūkio saugyklas ar ūkius ir elektros energijos gamybą kaimo elektrifikavimui arba tinklo eksportui. Penktasis žingsnis susijęs su politikos integravimu, tinklo atitikimu ir suinteresuotųjų šalių įtraukimu. Paskutiniame etape naudojamas uždaro{{3}ciklo mokymosi metodas, skirtas palyginti našumo duomenis realiuoju-laiku su pradinėmis prognozėmis.

Remdamiesi pirmaisiais trimis žingsniais, mokslininkai pasirinko kanalo atkarpą netoli Mazar-i-Sharif CTPV diegimui, nes joje yra didesnis saulės potencialas. Jie pasirinko 550 W kristalinio-silicio PV modulius, kurių efektyvumas 19 %, sumontuotus 0 laipsnių pasvirimo kampu ir 180 laipsnių azimutu, nukreiptus į pietus. Sumodeliuotos sistemos bendra galia siekė 836 MW. Kadangi tai buvo modeliavimo tyrimas, komanda sistemos neįdiegė, o modeliavo jos veikimą, naudodama 18%, 20% ir 23% pajėgumo koeficientus.

„CTPV sistemos instaliuota galia yra 836 MW, o naudojant bazinį -atvejo galios koeficientą 20 proc., sistema gali pagaminti maždaug 1 465 GWh per metus, o jautrumo diapazonas yra 1 318–1 684 GWh, atitinkantis 18–23 proc. pajėgumo koeficientus“, – aiškino grupė. „Be to, sistema sumažina vandens išgaravimą maždaug 20 proc., sutaupo apie 445 mln. m3 vandens ir duoda vandens taupymo naudą, kuri per 25 metus yra maždaug 200 mln. USD.

„Žemės{0}}naudojimo sutaupymas prisideda prie bendros naudos dar 118 mln. USD“, – aiškino mokslininkai. "Reikalinga pradinė investicija yra maždaug 1,08 mlrd. USD, o projekto ekonomika vertinama per 25 metus, taikant bazinę 12% diskonto normą, o jautrumo analizė yra 8–16%. Pagal palankius finansavimo ir veiklos scenarijus sistema demonstruoja teigiamą ekonominę grąžą, o rezultatai išlieka jautrūs pajėgumų koeficiento ir diskonto normos prielaidoms."

Tyrimo darbas buvo pristatytas „Canal{0}}geriausios fotovoltinės sistemos Qush-Tepa kanale: energijos ir vandens sinergijos modelis“, paskelbtas leidinyje „Energijos konversija ir valdymas“: X. Tyrime dalyvavo tyrėjai iš Japonijos Ryukyus universiteto, Afganistano Kabulo universiteto ir Avicenos universiteto.