Canal-top PV pro projekt masivního zavlažování v Afghánistánu

Výzkumná skupina z Japonska a Afghánistánu provedla techno{0}}environmentální a ekonomické posouzení kanálu-špičkového fotovoltaického systému (CTPV) na afghánském zavlažovacím kanálu Qush-Tepa. Za tímto účelem vědci představili rámec nazvaný integrované techno{4}}ekonomické-environmentální hodnocení (ITEEA), který je podle nich přenosný do dalších rozvojových regionů s podobnými charakteristikami, včetně Indie, Pákistánu, severní a východní Afriky a částí jihovýchodní Asie.

„Rámec ITEEA explicitně kvantifikuje produkci energie, -snížení odpařování vody, úspory-využití půdy a ekonomickou výkonnost v rámci jediné analytické struktury,“ řekl magazínu pv odpovídající autor Hameedullah Zaheb. "Tato integrovaná perspektiva je zvláště důležitá pro křehké a na zdroje-omezené regiony, kde infrastruktura musí sloužit více cílům současně. Máme zájem rozšířit rámec ITEEA na další systémy přeshraničních kanálů ve střední a jižní Asii."

Při diskusi o výsledcích aplikace rámce na kanál Qush-Tepa Zaheb řekl, že jedním z nejpozoruhodnějších zjištění byl rozsah úspor vody, kterých lze dosáhnout prostřednictvím stínění kanálu. "I při částečném pokrytí kanálu se snížení odpařování promítá do stovek milionů kubických metrů ušetřené vody během životnosti projektu, což má ekonomický a strategický význam srovnatelný se samotnou výrobou elektřiny," dodal.

Práce na zavlažovacím kanálu Qush-Tepa byly zahájeny v roce 2022 a očekává se, že budou dokončeny v roce 2028. Projekt se nachází v severním Afghánistánu a odvádí vodu z řeky Amudarja, aby zavlažil přibližně 550 000 hektarů a sloužil více než 60 000 domácnostem. Kanál je plánován na délku 285 km, vyjma dílčích kanálů, s horní šířkou 125 m, šířkou dna 85 m, hloubkou vody 6,5 m a celkovou hloubkou kanálu 8 m.

Rámec ITEEA skupiny začíná geoprostorovým screeningem a před{0}}hodnocením proveditelnosti pomocí datových sad vzdáleného{1} průzkumu, vrstev GIS a rozhovorů se zúčastněnými stranami. Ve druhém kroku se provádí technicko-ekonomické a environmentální modelování pomocí modelu System Advisor Model (SAM) pro energetickou simulaci a metody odpařovacího koeficientu (ECM) pro hydrologické hodnocení. Třetí krok se zaměřuje na inženýrský návrh a optimalizaci systému, včetně konfigurace modulárního systému, prostorového uspořádání kanálu a pokrytí povrchu.

Ve čtvrtém kroku je systém nainstalován a uveden do provozu. V této fázi rámec počítá s rozvětvenými výstupy, jako jsou toky vody přes čerpadla do zemědělských skladů nebo farem a výroba elektřiny pro elektrifikaci venkova nebo export do sítě. Pátý krok se zabývá integrací politik, dodržováním pravidel sítě a zapojením zainteresovaných stran. V posledním kroku se k porovnání údajů o výkonu v reálném čase- se základními projekcemi používá uzavřený-výukový přístup.

Na základě prvních tří kroků vybrali vědci pro nasazení CTPV část kanálu poblíž Mazar{0}}i{1}}Sharif, protože nabízí vyšší solární potenciál. Vybrali si 550W krystalické-křemíkové fotovoltaické moduly s 19% účinností, instalované pod úhlem náklonu 0 stupňů a azimutem 180 stupňů, orientované na jih. Modelovaný systém měl celkový výkon 836 MW. Protože se jednalo o simulační studii, tým nenasadil systém, ale místo toho modeloval jeho provoz pomocí kapacitních faktorů 18 %, 20 % a 23 %.

„Systém CTPV je navržen s instalovaným výkonem 836 MW a při použití základního-kapacitního faktoru 20 % je systém schopen generovat přibližně 1 465 GWh ročně s rozsahem citlivosti 1 318–1 684 GWh, což odpovídá kapacitním faktorům 18–23 %,“ vysvětlila skupina. „Systém navíc snižuje odpařování vody přibližně o 20 %, čímž šetří asi 445 milionů m3 vody a přináší úspory vody{15}}v hodnotě přibližně 200 milionů USD za 25 let.

„Úspory-využití půdy přispívají k celkovým přínosům dalších 118 milionů USD,“ vysvětlili vědci. "Počáteční požadovaná investice je přibližně 1,08 miliardy USD a ekonomika projektu je hodnocena po dobu 25 let se základní diskontní sazbou 12 %, s analýzou citlivosti v rozmezí 8–16 %. Za příznivých scénářů financování a výkonnosti systém vykazuje pozitivní ekonomické výnosy, zatímco výsledky zůstávají citlivé na kapacitní faktor a předpoklady diskontní sazby."

Výzkumná práce byla prezentována v dokumentu „Canal-top photovoltaic systems on the Qush-Tepa Canal: a model for energy-water synergy,“ publikovaný v Energy Conversion and Management: X. Studie se zúčastnili výzkumníci z japonské univerzity Rjúkjús, afghánské Kábulské univerzity a Avicenna University.