Afganistan'ın Büyük Sulama Projesi için Kanal-en iyi PV'si

Japonya ve Afganistan'dan bir araştırma grubu, Afganistan'ın Qush-Tepa sulama kanalındaki kanalın üst kısmındaki PV (CTPV) sisteminin-tekno-çevresel ve ekonomik değerlendirmesini gerçekleştirdi. Bu amaçla araştırmacılar, entegre tekno-ekonomik-çevresel değerlendirme (ITEEA) adı verilen bir çerçeve sundular. Bu çerçevenin Hindistan, Pakistan, Kuzey ve Doğu Afrika ile Güneydoğu Asya'nın bazı kısımları da dahil olmak üzere benzer özelliklere sahip gelişmekte olan diğer bölgelere aktarılabileceğini söylediler.

Sorumlu yazar Hameedullah Zaheb, pv dergisine şöyle konuştu: "ITEEA çerçevesi, enerji üretimini, su{0}}buharlaşmanın azaltılmasını, arazi-kullanım tasarruflarını ve ekonomik performansı tek bir analitik yapı içinde açıkça ölçmektedir." "Bu entegre bakış açısı, altyapının aynı anda birden fazla hedefe hizmet etmesi gereken, kırılgan ve kaynak-kısırlı bölgeler için özellikle önemlidir. ITEEA çerçevesini Orta ve Güney Asya'daki diğer sınıraşan kanal sistemlerine genişletmekle ilgileniyoruz."

Çerçevenin Qush-Tepa kanalına uygulanmasının sonuçlarını tartışan Zaheb, en çarpıcı bulgulardan birinin kanal gölgeleme yoluyla elde edilebilecek su tasarrufunun boyutu olduğunu söyledi. "Kısmi kanal kapsamıyla bile, buharlaşmadaki azalmalar, proje ömrü boyunca yüz milyonlarca metreküp suyun korunması anlamına geliyor ve bu, elektrik üretimiyle karşılaştırılabilecek ekonomik ve stratejik öneme sahip" diye ekledi.

Kush-Tepa sulama kanalı üzerindeki çalışmalar 2022'de başladı ve 2028'de tamamlanması bekleniyor. Afganistan'ın kuzeyinde yer alan proje, yaklaşık 550.000 hektarın sulanması için suyu Amu Derya Nehri'nden ayırıyor ve 60.000'den fazla haneye hizmet veriyor. Kanalın alt kanallar hariç 285 km uzunluğunda, üst-genişliği 125 m, yatak genişliği 85 m, su derinliği 6,5 m ve toplam kanal derinliği 8 m olacak şekilde planlanmıştır.

Grubun ITEEA çerçevesi, uzaktan algılama veri kümeleri, GIS katmanları ve paydaş görüşmeleri kullanılarak jeouzaysal tarama ve-ön fizibilite değerlendirmesiyle-başlıyor. İkinci adımda, enerji simülasyonu için Sistem Danışmanı Modeli (SAM) ve hidrolojik değerlendirme için buharlaşma katsayısı yöntemi (ECM) kullanılarak tekno{3}}ekonomik ve çevresel modelleme gerçekleştirilir. Üçüncü adım, modüler sistem konfigürasyonu, kanal mekansal düzeni ve yüzey kapsamı dahil olmak üzere mühendislik tasarımı ve sistem optimizasyonuna odaklanır.

Dördüncü adımda sistem kurulur ve devreye alınır. Bu aşamada çerçeve, suyun pompalar aracılığıyla tarımsal depolara veya çiftliklere akması ve kırsal elektrifikasyon veya şebeke ihracatı için elektrik üretimi gibi çatallanmış çıktıları hesaba katıyor. Beşinci adım, politika entegrasyonu, şebeke uyumluluğu ve paydaş katılımını ele almaktadır. Son adımda, gerçek zamanlı performans verilerini temel tahminlerle karşılaştırmak için kapalı-döngü öğrenme yaklaşımı kullanılır.

Araştırmacılar, ilk üç adıma dayanarak, CTPV dağıtımı için kanalın Mezar-i-Şerif yakınındaki bir bölümünü seçtiler çünkü burası daha yüksek güneş enerjisi potansiyeli sunuyor. Güneye bakan, 0 derecelik eğim açısı ve 180 derecelik azimutla monte edilen, %19 verimliliğe sahip 550 W kristal-silikon PV modüllerini seçtiler. Modellenen sistemin toplam kapasitesi 836 MW'tır. Bu bir simülasyon çalışması olduğu için ekip sistemi dağıtmadı; bunun yerine %18, %20 ve %23'lük kapasite faktörlerini kullanarak çalışmasını modelledi.

Grup, "CTPV sistemi 836 MW kurulu kapasite ile tasarlanmıştır ve %20'lik bir temel-kapasite faktörünü kullanarak sistem, %18-23 kapasite faktörlerine karşılık gelen 1.318-1.684 GWh hassasiyet aralığıyla yıllık yaklaşık 1.465 GWh üretim kapasitesine sahiptir" diye açıkladı. "Ayrıca, sistem su buharlaşmasını yaklaşık %20 azaltarak yaklaşık 445 milyon m3 su tasarrufu sağlıyor ve 25 yılda yaklaşık 200 milyon ABD doları değerinde su{15}}tasarrufu sağlıyor.

Bilim insanları, "Arazi-kullanımından sağlanan tasarruflar, toplam faydaya 118 milyon ABD doları tutarında ilave katkı sağlıyor" diye açıkladı. "Gerekli başlangıç ​​yatırımı yaklaşık 1,08 milyar $'dır ve proje ekonomisi, %8-16'lık duyarlılık analiziyle birlikte %12'lik bir temel iskonto oranıyla 25 yıllık bir yaşam süresi boyunca değerlendirilir. Olumlu finansman ve performans senaryoları altında, sistem pozitif ekonomik getiriler gösterirken, sonuçlar kapasite faktörü ve iskonto oranı varsayımlarına duyarlı olmaya devam ediyor."

Araştırma çalışması, Energy Conversion and Management: X dergisinde yayınlanan "Qush-Tepa Kanalı'ndaki en iyi fotovoltaik sistemler Kanalı-Tepa Kanalı: enerji-su sinerjisi için bir model" başlıklı makalede sunulmuştur. Araştırmaya Japonya'nın Ryukyus Üniversitesi, Afganistan'ın Kabil Üniversitesi ve Avicenna Üniversitesi'nden araştırmacılar katılmıştır.