Канал-верхняя фотоэлектрическая система для масштабного ирригационного проекта в Афганистане

Исследовательская группа из Японии и Афганистана провела технико--экологическую и экономическую оценку системы-верхней фотоэлектрической системы (CTPV) на ирригационном канале Куш-Тепа в Афганистане. С этой целью исследователи представили систему, названную интегрированной технико--экономической-экологической оценкой (ITEEA), которую, по их словам, можно перенести на другие развивающиеся регионы со схожими характеристиками, включая Индию, Пакистан, Северную и Восточную Африку и некоторые части Юго-Восточной Азии.

«Система ITEEA позволяет однозначно количественно оценить производство энергии,-сокращение испарения воды, экономию-использования земли и экономические показатели в рамках единой аналитической структуры», — рассказал журналу pv автор-корреспондент Хамидулла Захеб. «Такая интегрированная перспектива особенно важна для хрупких и -регионов с ограниченными ресурсами, где инфраструктура должна служить нескольким целям одновременно. Мы заинтересованы в распространении структуры ITEEA на другие системы трансграничных каналов в Центральной и Южной Азии».

Обсуждая результаты применения этой концепции к каналу Куш-Тепа, Захеб сказал, что одним из наиболее поразительных результатов стал масштаб экономии воды, достижимой за счет затенения канала. «Даже при частичном покрытии канала сокращение испарения приведет к сохранению сотен миллионов кубических метров воды в течение срока действия проекта, что имеет экономическое и стратегическое значение, сравнимое с самим производством электроэнергии», - добавил он.

Работы по строительству оросительного канала Куш-Тепа начались в 2022 году и, как ожидается, будут завершены в 2028 году. Проект, расположенный на севере Афганистана, отводит воду из реки Амударья для орошения около 550 000 гектаров и обслуживает более 60 000 домохозяйств. Планируется, что длина канала составит 285 км, без учета суб-каналов, ширина по верху 125 м, ширина дна 85 м, глубина воды 6,5 м и общая глубина канала 8 м.

Система ITEEA группы начинается с геопространственного анализа и предварительной-технико-экономической оценки с использованием наборов данных дистанционного-зондирования, слоев ГИС и интервью с заинтересованными сторонами. На втором этапе проводится технико--экономическое и экологическое моделирование с использованием модели System Advisor (SAM) для энергетического моделирования и метода коэффициента испарения (ECM) для гидрологической оценки. Третий этап направлен на инженерное проектирование и оптимизацию системы, включая конфигурацию модульной системы, пространственную планировку канала и покрытие поверхности.

На четвертом этапе система устанавливается и вводится в эксплуатацию. На этом этапе система учитывает раздвоенные результаты, такие как подача воды через насосы в сельскохозяйственные хранилища или на фермы, а также выработка электроэнергии для электрификации сельских районов или экспорта из энергосистемы. Пятый шаг касается интеграции политики, соблюдения требований энергосистемы и взаимодействия с заинтересованными сторонами. На последнем этапе используется метод обучения с замкнутым-циклом для сравнения данных о производительности-в реальном времени с базовыми прогнозами.

Основываясь на первых трех шагах, исследователи выбрали участок канала возле Мазари-и-Шарифа для установки CTPV, поскольку он предлагает более высокий солнечный потенциал. Они выбрали фотоэлектрические модули из кристаллического-кремния мощностью 550 Вт с эффективностью 19 %, установленные под углом наклона 0 градусов и азимутом 180 градусов, обращенными на юг. Смоделированная система имела общую мощность 836 МВт. Поскольку это было моделирование, команда не развертывала систему, а вместо этого смоделировала ее работу, используя коэффициенты мощности 18%, 20% и 23%.

«Система CTPV спроектирована с установленной мощностью 836 МВт, а при базовом-коэффициенте мощности 20 % система способна вырабатывать примерно 1465 ГВтч в год с диапазоном чувствительности 1318–1684 ГВтч, что соответствует коэффициенту мощности 18–23%», — пояснили в группе. «Кроме того, система снижает испарение воды примерно на 20 %, экономя около 445 миллионов м3 воды и обеспечивая экономию воды-на сумму около 200 миллионов долларов США в течение 25 лет.

«Экономия от-использования земли добавляет к общей выгоде еще 118 миллионов долларов США», — объяснили ученые. «Первоначальные необходимые инвестиции составляют примерно 1,08 миллиарда долларов США, а экономика проекта оценивается в течение 25-летнего срока действия при базовой ставке дисконтирования 12% с анализом чувствительности в пределах 8–16%. При благоприятных сценариях финансирования и производительности система демонстрирует положительную экономическую отдачу, в то время как результаты остаются чувствительными к предположениям о коэффициенте мощности и ставке дисконтирования».

Исследовательская работа была представлена ​​в статье «Канал-верхние фотоэлектрические системы на канале Куш-Тепа: модель синергии энергии и воды», опубликованной в журнале Energy Conversion and Management: X. В исследовании приняли участие исследователи из японского университета Рюкюс, Кабульского университета в Афганистане и Университета Авиценны.