Canal{0}}top PV Afganistanin massiiviselle kasteluprojektille

Tutkimusryhmä Japanista ja Afganistanista on tehnyt tekno-ympäristö- ja taloudellisen arvioinnin kanava-top PV (CTPV) -järjestelmästä Afganistanin Qush-Tepan kastelukanavalla. Tätä varten tutkijat ottivat käyttöön kehyksen, jota kutsutaan nimellä integroitu tekno-taloudellinen-ympäristöarviointi (ITEEA), joka on heidän mukaansa siirrettävissä muille kehitysalueille, joilla on samanlaiset ominaisuudet, mukaan lukien Intia, Pakistan, Pohjois- ja Itä-Afrikka sekä osa Kaakkois-Aasiaa.

"ITEEA-kehys määrittelee selkeästi energian tuotannon, veden-haihtumisen vähentämisen, maan-käytön säästöt ja taloudellisen suorituskyvyn yhdessä analyyttisessä rakenteessa", vastaava kirjoittaja Hameedullah Zaheb kertoi pv-lehdelle. "Tämä integroitu näkökulma on erityisen tärkeä herkille ja resurssirajoitteisille{3}}alueille, joilla infrastruktuurin on palveltava useita tavoitteita samanaikaisesti. Olemme kiinnostuneita ITEEA-kehyksen laajentamisesta muihin Keski- ja Etelä-Aasian rajat ylittäviin kanavajärjestelmiin."

Keskusteltuaan kehyksen Qush-Tepan kanavaan soveltamisen tuloksista Zaheb sanoi, että yksi silmiinpistävimmistä havainnoista oli kanavan varjostuksen avulla saavutettavissa oleva vedensäästö. "Jopa osittaisella kanavapeitolla, haihtumisvähennykset merkitsevät satoja miljoonia kuutiometrejä säilytettyä vettä projektin elinkaaren aikana, jolla on taloudellinen ja strateginen merkitys verrattavissa itse sähköntuotantoon", hän lisäsi.

Qush-Tepan kastelukanavan rakentaminen aloitettiin vuonna 2022, ja sen odotetaan valmistuvan vuonna 2028. Pohjois-Afganistanissa sijaitseva hanke ohjaa vettä Amu Darya -joesta noin 550 000 hehtaarin kasteluun ja palvelee yli 60 000 kotitaloutta. Kanavan pituudeksi suunnitellaan 285 km, poislukien osakanavat, yläleveys 125 m, pohjan leveys 85 m, veden syvyys 6,5 m ja kanavan kokonaissyvyys 8 m.

Ryhmän ITEEA-kehys alkaa geospatiaalisella seulonnalla ja esi-toteutettavuusarvioimalla, jossa käytetään etä-etäkartoitusaineistoja, GIS-tasoja ja sidosryhmien haastatteluja. Toisessa vaiheessa tekno-taloudellinen ja ympäristömallinnus suoritetaan käyttämällä System Advisor Model (SAM) -mallia energiasimulaatioon ja haihtumiskerroinmenetelmää (ECM) hydrologiseen arviointiin. Kolmas vaihe keskittyy tekniseen suunnitteluun ja järjestelmän optimointiin, mukaan lukien modulaarisen järjestelmän konfigurointi, kanavan tilasuunnittelu ja pintapeitto.

Neljännessä vaiheessa järjestelmä asennetaan ja se alkaa toimia. Tässä vaiheessa viitekehyksessä otetaan huomioon kaksihaaraiset tuotokset, kuten vesivirtaukset pumppujen kautta maatalouden varastoihin tai maatiloille sekä sähköntuotanto maaseudun sähköistämiseen tai verkkovientiä varten. Viides vaihe koskee politiikan integrointia, verkon noudattamista ja sidosryhmien sitoutumista. Viimeisessä vaiheessa käytetään suljetun-silmukan oppimistapaa, jolla verrataan reaaliaikaisia-tehokkuustietoja perusennusteisiin.

Kolmen ensimmäisen vaiheen perusteella tutkijat valitsivat Mazar{0}}i-Sharifin lähellä olevan osan kanavasta CTPV-käyttöön, koska se tarjoaa suuremman aurinkopotentiaalin. He valitsivat 550 W:n kristalli-pii-PV-moduulit, joiden hyötysuhde oli 19 % ja jotka asennettiin 0 asteen kallistuskulmaan ja 180 asteen atsimuuttiin, etelään päin. Mallinnetun järjestelmän kokonaisteho oli 836 MW. Koska kyseessä oli simulaatiotutkimus, tiimi ei ottanut järjestelmää käyttöön, vaan mallinsi sen toiminnan käyttämällä kapasiteettikertoimia 18%, 20% ja 23%.

"CTPV-järjestelmä on suunniteltu 836 MW:n asennetulle kapasiteetille ja 20 %:n peruskapasiteettikertoimella järjestelmä pystyy tuottamaan noin 1 465 GWh vuodessa, ja herkkyysalue on 1 318–1 684 GWh, mikä vastaa 18–23 prosentin kapasiteettikertoimia, ryhmä selitti. "Lisäksi järjestelmä vähentää veden haihtumista noin 20 %, säästää noin 445 miljoonaa kuutiometriä vettä ja tuottaa vedensäästöetuja, joiden arvo on noin 200 miljoonaa dollaria 25 vuoden aikana.

"Maan{0}}käytön säästöt lisäävät kokonaishyötyjä 118 miljoonalla dollarilla", tutkijat selittivät. "Tarvittava alkuinvestointi on noin 1,08 miljardia dollaria, ja projektin taloudellisuutta arvioidaan 25 vuoden elinkaaren ajalta 12 %:n perusdiskonttokorolla, herkkyysanalyysin ollessa 8–16%. Suotuisissa rahoitus- ja suoritusskenaarioissa järjestelmä osoittaa positiivista taloudellista tuottoa, kun taas tulokset ovat herkkiä kapasiteettitekijä- ja diskonttokorko-oletuksiin."

Tutkimustyö esiteltiin artikkelissa "Canal{0}}huippu aurinkosähköjärjestelmät Qush-Tepan kanavalla: energian ja veden synergiamalli", joka julkaistiin julkaisussa Energy Conversion and Management: X. Tutkimukseen ovat osallistuneet tutkijat Japanin Ryukyus-yliopistosta, Afganistanin Kabulin yliopistosta ja Avicennan yliopistosta.