Canal-top PV за мащабния проект за напояване на Афганистан

Изследователска група от Япония и Афганистан извърши техн-екологична и икономическа оценка на фотоволтаична система-отгоре (CTPV) на афганистанския напоителен канал Qush-Tepa. За тази цел изследователите въведоха рамка, наречена интегрирана техно-икономическа-оценка на околната среда (ITEEA), която според тях може да се прехвърли в други развиващи се региони с подобни характеристики, включително Индия, Пакистан, Северна и Източна Африка и части от Югоизточна Азия.

„Рамката ITEEA изрично определя количествено производството на енергия,-намаляването на изпарението на вода,-спестяването при-ползване на земя и икономическото представяне в рамките на една единствена аналитична структура“, каза съответният автор Хамедула Захеб пред списание pv. „Тази интегрирана перспектива е особено важна за крехки и ограничени-ресурси региони, където инфраструктурата трябва да обслужва множество цели едновременно. Ние сме заинтересовани да разширим рамката на ITEEA към други системи от трансгранични канали в Централна и Южна Азия.“

Обсъждайки резултатите от прилагането на рамката към канала Qush-Tepa, Захеб каза, че едно от най-поразителните открития е мащабът на икономията на вода, постижима чрез засенчване на канала. „Дори при частично покритие на канала, намаляването на изпарението се превръща в стотици милиони кубически метри запазена вода през целия живот на проекта, което има икономическо и стратегическо значение, сравнимо със самото производство на електроенергия“, добави той.

Работата по напоителния канал Qush-Tepa започна през 2022 г. и се очаква да бъде завършен през 2028 г. Разположен в северен Афганистан, проектът отклонява водата от река Амудария за напояване на около 550 000 хектара и обслужва повече от 60 000 домакинства. Предвижда се каналът да има дължина 285 км, без под-каналите, с широчина на върха 125 м, ширина на коритото 85 м, дълбочина на водата 6,5 м и обща дълбочина на канала 8 м.

Рамката ITEEA на групата започва с геопространствен скрининг и предварителна-оценка на осъществимостта, като се използват набори от данни за дистанционно-усещане, ГИС слоеве и интервюта със заинтересовани страни. Във втората стъпка се провежда технико-икономическо и екологично моделиране с помощта на модела на системния съветник (SAM) за енергийна симулация и метода на коефициента на изпарение (ECM) за хидрологична оценка. Третата стъпка се фокусира върху инженерния дизайн и оптимизирането на системата, включително конфигурация на модулна система, пространствено оформление на канала и повърхностно покритие.

На четвъртата стъпка системата се инсталира и влиза в експлоатация. На този етап рамката отчита раздвоени изходи, като водни потоци през помпи към селскостопански хранилища или ферми и производство на електроенергия за електрификация на селските райони или износ на мрежа. Петата стъпка се отнася до интегрирането на политиката, съответствието на мрежата и ангажирането на заинтересованите страни. В последната стъпка се използва подход за затворен-обучителен цикъл за сравняване на данните за ефективността в реално-време с прогнозите за базовата линия.

Въз основа на първите три стъпки изследователите избраха участък от канала близо до Мазар{0}}и-Шариф за внедряването на CTPV, тъй като предлага по-висок слънчев потенциал. Те избраха 550 W кристални-силициеви фотоволтаични модули с 19% ефективност, инсталирани под ъгъл на наклон от 0 градуса и азимут от 180 градуса, обърнати на юг. Моделираната система има общ капацитет от 836 MW. Тъй като това беше симулационно проучване, екипът не внедри системата, а вместо това моделира нейната работа, използвайки коефициенти на капацитет от 18%, 20% и 23%.

„Системата CTPV е проектирана с инсталиран капацитет от 836 MW и използвайки базов -случай коефициент на капацитет от 20%, системата е способна да генерира приблизително 1465 GWh годишно, с диапазон на чувствителност от 1318–1684 GWh, съответстващ на коефициенти на капацитет от 18–23%“, обясниха от групата. „Освен това системата намалява изпарението на водата с приблизително 20%, запазвайки около 445 милиона m3 вода и осигурявайки ползи за -спестяване на вода, оценени на приблизително 200 милиона USD за 25 години.

„Икономиите от -ползване на земя допринасят с допълнителни 118 милиона щатски долара към общите ползи“, обясниха учените. „Необходимата първоначална инвестиция е приблизително 1,08 милиарда долара, а икономиката на проекта се оценява за 25-годишен живот при базов дисконтов процент от 12%, с анализ на чувствителността между 8–16%. При благоприятни сценарии за финансиране и ефективност системата демонстрира положителна икономическа възвръщаемост, докато резултатите остават чувствителни към фактора на капацитета и допусканията за дисконтовия процент.“

Изследователската работа беше представена в „Canal-top photovoltaic systems on the Qush-Tepa Canal: a model for energy-water synergy“, публикувана в Energy Conversion and Management: X. Изследователи от японския университет на Рюкю, афганистанския университет в Кабул и университета Авицена са участвали в проучването.