Canal-top PV za veliki projekt navodnjavanja u Afganistanu

Istraživačka skupina iz Japana i Afganistana provela je tehno-okolišnu i ekonomsku procjenu PV (CTPV) sustava-na vrhu kanala na afganistanskom kanalu za navodnjavanje Qush-Tepa. U tu su svrhu istraživači predstavili okvir nazvan integrirana tehno-ekonomska-procjena okoliša (ITEEA), za koju kažu da je prenosiva na druge regije u razvoju sa sličnim karakteristikama, uključujući Indiju, Pakistan, Sjevernu i Istočnu Afriku i dijelove jugoistočne Azije.

"Okvir ITEEA eksplicitno kvantificira proizvodnju energije,-smanjenje isparavanja vode,-uštede u korištenju zemljišta i ekonomsku izvedbu unutar jedne analitičke strukture", rekao je dopisni autor Hameedullah Zaheb za pv magazin. "Ova integrirana perspektiva posebno je važna za osjetljive regije s-ograničenim resursima, gdje infrastruktura mora služiti višestrukim ciljevima istovremeno. Zainteresirani smo za proširenje okvira ITEEA na druge sustave prekograničnih kanala u srednjoj i južnoj Aziji."

Raspravljajući o rezultatima primjene okvira na kanalu Qush-Tepa, Zaheb je rekao da je jedno od najupečatljivijih otkrića razmjer uštede vode koji se može postići zasjenjivanjem kanala. "Čak i uz djelomičnu pokrivenost kanalima, smanjenja isparavanja pretvaraju se u stotine milijuna kubičnih metara očuvane vode tijekom životnog vijeka projekta, što ima ekonomski i strateški značaj usporediv sa samom proizvodnjom električne energije", dodao je.

Radovi na kanalu za navodnjavanje Qush-Tepa započeli su 2022. i očekuje se da će biti dovršeni 2028. Smješten u sjevernom Afganistanu, projekt preusmjerava vodu iz rijeke Amu Darya za navodnjavanje oko 550.000 hektara i opslužuje više od 60.000 kućanstava. Kanal je predviđen u dužini od 285 km, bez pot-kanala, s tjemenskom širinom od 125 m, širinom korita od 85 m, dubinom vode od 6,5 m i ukupnom dubinom kanala od 8 m.

Grupni ITEEA okvir počinje s geoprostornim pregledom i prethodnom-procjenom izvedivosti, korištenjem skupova podataka daljinskog-osjećanja, GIS slojeva i intervjua s dionicima. U drugom koraku provodi se tehno-ekonomsko i ekološko modeliranje korištenjem modela System Advisor (SAM) za energetsku simulaciju i metode koeficijenta isparavanja (ECM) za hidrološku procjenu. Treći korak usmjeren je na inženjerski dizajn i optimizaciju sustava, uključujući konfiguraciju modularnog sustava, prostorni raspored kanala i pokrivenost površine.

U četvrtom koraku sustav se instalira i ulazi u rad. U ovoj fazi, okvir uzima u obzir bifurkirane rezultate, kao što su tokovi vode preko crpki do poljoprivrednih skladišta ili farmi, i proizvodnja električne energije za ruralnu elektrifikaciju ili izvoz mreže. Peti korak bavi se integracijom politika, usklađenošću s mrežom i angažmanom dionika. U posljednjem koraku koristi se pristup učenja zatvorene -petlje za usporedbu podataka o izvedbi u stvarnom-vremenu s osnovnim projekcijama.

Na temelju prva tri koraka, istraživači su odabrali dio kanala u blizini Mazar{0}}i-Sharifa za postavljanje CTPV-a, jer nudi veći solarni potencijal. Odabrali su kristalne-silicijske PV module od 550 W s učinkovitošću od 19%, postavljene pod kutom nagiba od 0 stupnjeva i azimutom od 180 stupnjeva, okrenute prema jugu. Modelirani sustav imao je ukupni kapacitet od 836 MW. Budući da je ovo bila simulacijska studija, tim nije implementirao sustav već je umjesto toga modelirao njegov rad koristeći faktore kapaciteta od 18%, 20% i 23%.

"CTPV sustav projektiran je s instaliranim kapacitetom od 836 MW, a korištenjem osnovnog-faktora kapaciteta od 20%, sustav je sposoban generirati približno 1465 GWh godišnje, s rasponom osjetljivosti od 1318–1684 GWh što odgovara faktorima kapaciteta od 18–23%", objasnila je grupa. "Nadalje, sustav smanjuje isparavanje vode za približno 20%, čuvajući oko 445 milijuna m3 vode i ostvarujući prednosti-uštede vode procijenjene na približno 200 milijuna USD tijekom 25 godina.

"-Uštede u korištenju zemljišta doprinose dodatnih 118 milijuna USD ukupnim koristima", objasnili su znanstvenici. "Potrebno početno ulaganje iznosi približno 1,08 milijardi USD, a ekonomija projekta ocjenjuje se tijekom 25-godišnjeg životnog vijeka uz osnovnu diskontnu stopu od 12%, s analizom osjetljivosti na 8-16%. Pod povoljnim scenarijima financiranja i izvedbe, sustav pokazuje pozitivne ekonomske povrate, dok rezultati ostaju osjetljivi na faktor kapaciteta i pretpostavke o diskontnoj stopi."

Istraživački rad predstavljen je u "Canal-top photovoltaic systems on the Qush-Tepa Canal: a model for energy-water synergy," objavljenom u Energy Conversion and Management: X. U studiji su sudjelovali istraživači s japanskog Sveučilišta Ryukyus, afganistanskog Sveučilišta u Kabulu i Sveučilišta Avicenna.