Canal-top PV pre projekt masívneho zavlažovania Afganistanu

Výskumná skupina z Japonska a Afganistanu vykonala techno{0}}environmentálne a ekonomické hodnotenie kanálového-top PV (CTPV) systému na afganskom zavlažovacom kanáli Qush-Tepa. Na tento účel vedci zaviedli rámec nazvaný integrované techno{4}}ekonomické{5}}environmentálne hodnotenie (ITEEA), ktorý je podľa nich prenosný do iných rozvojových regiónov s podobnými charakteristikami vrátane Indie, Pakistanu, severnej a východnej Afriky a častí juhovýchodnej Ázie.

„Rámec ITEEA explicitne kvantifikuje produkciu energie, -zníženie vyparovania, úspory-využívania pôdy a ekonomickú výkonnosť v rámci jedinej analytickej štruktúry,“ povedal pre magazín pv zodpovedajúci autor Hameedullah Zaheb. „Táto integrovaná perspektíva je obzvlášť dôležitá pre nestabilné regióny a regióny s-obmedzenými zdrojmi, kde infraštruktúra musí slúžiť viacerým cieľom súčasne. Máme záujem o rozšírenie rámca ITEEA na ďalšie systémy cezhraničných kanálov v strednej a južnej Ázii.“

Pri diskusii o výsledkoch aplikácie rámca na kanál Qush-Tepa Zaheb povedal, že jedným z najpozoruhodnejších zistení bol rozsah úspor vody dosiahnuteľných prostredníctvom tienenia kanála. "Dokonca aj pri čiastočnom pokrytí kanála sa zníženie odparovania premietne do stoviek miliónov kubických metrov ušetrenej vody počas životnosti projektu, čo má ekonomický a strategický význam porovnateľný so samotnou výrobou elektriny," dodal.

Práce na zavlažovacom kanáli Qush-Tepa sa začali v roku 2022 a očakáva sa, že budú dokončené v roku 2028. Projekt sa nachádza v severnom Afganistane a odvádza vodu z rieky Amudarja, aby zavlažoval približne 550 000 hektárov a slúžil viac ako 60 000 domácnostiam. Kanál je plánovaná na dĺžku 285 km, bez pod-kanálov, s hornou šírkou 125 m, šírkou koryta 85 m, hĺbkou vody 6,5 m a celkovou hĺbkou kanála 8 m.

Rámec ITEEA skupiny začína geopriestorovým skríningom a predbežným{0}}hodnotením uskutočniteľnosti pomocou množín údajov vzdialeného{1}} snímania, vrstiev GIS a rozhovorov so zainteresovanými stranami. V druhom kroku sa uskutočňuje technicko-ekonomické a environmentálne modelovanie pomocou modelu systémového poradcu (SAM) na simuláciu energie a metódy koeficientu vyparovania (ECM) na hydrologické hodnotenie. Tretí krok sa zameriava na inžiniersky návrh a optimalizáciu systému vrátane modulárnej konfigurácie systému, priestorového usporiadania kanála a pokrytia povrchu.

Vo štvrtom kroku sa systém nainštaluje a uvedie do prevádzky. V tomto štádiu rámec počíta s rozvetvenými výstupmi, ako sú toky vody cez čerpadlá do poľnohospodárskych skladov alebo fariem a výroba elektriny na elektrifikáciu vidieka alebo export do siete. Piaty krok sa týka integrácie politiky, dodržiavania pravidiel siete a zapojenia zainteresovaných strán. V poslednom kroku sa na porovnanie údajov o výkonnosti v reálnom čase- so základnými projekciami používa uzavretý-prístup učenia.

Na základe prvých troch krokov vybrali výskumníci časť kanála v blízkosti Mazar{0}}i{1}}Sharif na nasadenie CTPV, pretože ponúka vyšší solárny potenciál. Vybrali si 550 W kryštalické-kremíkové fotovoltické moduly s 19 % účinnosťou, inštalované pod uhlom sklonu 0 stupňov a azimutom 180 stupňov, orientované na juh. Modelovaný systém mal celkový výkon 836 MW. Keďže išlo o simulačnú štúdiu, tím nenasadil systém, ale namiesto toho modeloval jeho prevádzku pomocou kapacitných faktorov 18 %, 20 % a 23 %.

„Systém CTPV je navrhnutý s inštalovaným výkonom 836 MW a pri použití základného-faktora kapacity 20 % je systém schopný generovať približne 1 465 GWh ročne s rozsahom citlivosti 1 318 – 1 684 GWh, čo zodpovedá kapacitným faktorom 18 – 23 %,“ vysvetlila skupina. „Systém navyše znižuje odparovanie vody približne o 20 %, pričom šetrí približne 445 miliónov m3 vody a prináša úspory vody{15}}v hodnote približne 200 miliónov USD za 25 rokov.

„Úspory-využívania pôdy prispievajú k celkovým prínosom ďalších 118 miliónov USD,“ vysvetlili vedci. „Počiatočná požadovaná investícia je približne 1,08 miliardy USD a ekonomika projektu sa hodnotí počas 25-ročnej životnosti pri základnej diskontnej sadzbe 12 %, s analýzou citlivosti v rozmedzí 8–16 %. Pri priaznivých scenároch financovania a výkonnosti systém vykazuje kladné ekonomické výnosy, zatiaľ čo výsledky zostávajú citlivé na kapacitný faktor a predpoklady diskontnej sadzby.“

Výskumná práca bola prezentovaná v článku „Canal-top photovoltaic systems on the Qush-Tepa Canal: a model for energy-water synergy“, publikovanom v Energy Conversion and Management: X. Na štúdii sa podieľali výskumníci z Japonskej univerzity Ryukyus, Kábulskej univerzity v Afganistane a Univerzity Avicenna.