Canal-top PV cho Dự án thủy lợi quy mô lớn của Afghanistan

Một nhóm nghiên cứu từ Nhật Bản và Afghanistan đã tiến hành đánh giá-kinh tế và môi trường về mặt kỹ thuật của hệ thống quang điện-đỉnh kênh (CTPV) trên kênh thủy lợi Qush-Tepa của Afghanistan. Để đạt được mục tiêu này, các nhà nghiên cứu đã giới thiệu một khuôn khổ có tên là đánh giá môi trường-kinh tế-công nghệ tích hợp (ITEEA), mà họ cho rằng có thể áp dụng cho các khu vực đang phát triển khác có đặc điểm tương tự, bao gồm Ấn Độ, Pakistan, Bắc và Đông Phi cũng như một số khu vực ở Đông Nam Á.

Tác giả tương ứng Hameedullah Zaheb nói với tạp chí pv: "Khung ITEEA định lượng rõ ràng việc sản xuất năng lượng, giảm{0}}bốc hơi nước, tiết kiệm-sử dụng đất và hiệu quả kinh tế trong một cấu trúc phân tích duy nhất". "Quan điểm tích hợp này đặc biệt quan trọng đối với các khu vực có tài nguyên-hạn chế và dễ bị ảnh hưởng, nơi cơ sở hạ tầng phải phục vụ đồng thời nhiều mục tiêu. Chúng tôi quan tâm đến việc mở rộng khuôn khổ ITEEA sang các hệ thống kênh xuyên biên giới khác ở Trung và Nam Á."

Thảo luận về kết quả áp dụng khung này cho kênh Qush-Tepa, Zaheb cho biết một trong những phát hiện nổi bật nhất là quy mô tiết kiệm nước có thể đạt được thông qua việc che nắng cho kênh. Ông nói thêm: “Ngay cả khi kênh được che phủ một phần, việc giảm bốc hơi sẽ chuyển thành hàng trăm triệu mét khối nước được bảo tồn trong suốt thời gian thực hiện dự án, điều này có ý nghĩa kinh tế và chiến lược tương đương với việc sản xuất điện”.

Công việc xây dựng Qush-kênh thủy lợi Tepa bắt đầu vào năm 2022 và dự kiến ​​hoàn thành vào năm 2028. Nằm ở phía bắc Afghanistan, dự án chuyển nước từ sông Amu Darya để tưới cho khoảng 550.000 ha và phục vụ hơn 60.000 hộ gia đình. Kênh được quy hoạch có chiều dài 285 km, không bao gồm các kênh phụ, với chiều rộng mặt kênh là 125 m, chiều rộng lòng kênh là 85 m, độ sâu của nước là 6,5 m và tổng độ sâu của kênh là 8 m.

Khung ITEEA của nhóm bắt đầu bằng việc sàng lọc không gian địa lý và đánh giá-khả thi, sử dụng bộ dữ liệu viễn thám-từ xa, các lớp GIS và phỏng vấn các bên liên quan. Ở bước thứ hai, việc lập mô hình kinh tế và môi trường-kỹ thuật được tiến hành bằng cách sử dụng Mô hình cố vấn hệ thống (SAM) để mô phỏng năng lượng và phương pháp hệ số bay hơi (ECM) để đánh giá thủy văn. Bước thứ ba tập trung vào thiết kế kỹ thuật và tối ưu hóa hệ thống, bao gồm cấu hình hệ thống mô-đun, bố trí không gian kênh và lớp phủ bề mặt.

Ở bước thứ tư, hệ thống được cài đặt và đi vào hoạt động. Ở giai đoạn này, khung này tính đến các đầu ra được chia thành hai nhánh, chẳng hạn như dòng nước chảy qua máy bơm đến kho nông nghiệp hoặc trang trại và sản xuất điện cho điện khí hóa nông thôn hoặc xuất khẩu lưới điện. Bước thứ năm đề cập đến việc tích hợp chính sách, tuân thủ lưới điện và sự tham gia của các bên liên quan. Ở bước cuối cùng, phương pháp học tập theo vòng lặp khép kín được sử dụng để so sánh dữ liệu hiệu suất theo thời gian thực với các dự báo cơ sở.

Dựa trên ba bước đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã chọn một đoạn kênh gần Mazar-i-Sharif để triển khai CTPV vì nó có tiềm năng năng lượng mặt trời cao hơn. Họ đã chọn mô-đun quang điện silicon-tinh thể 550 W với hiệu suất 19%, được lắp đặt ở góc nghiêng 0 độ và góc phương vị 180 độ, hướng về phía nam. Hệ thống mô hình có tổng công suất là 836 MW. Vì đây là một nghiên cứu mô phỏng nên nhóm đã không triển khai hệ thống mà thay vào đó mô hình hóa hoạt động của nó bằng cách sử dụng các hệ số công suất 18%, 20% và 23%.

Nhóm giải thích: "Hệ thống CTPV được thiết kế với công suất lắp đặt là 836 MW và sử dụng hệ số công suất trường hợp cơ bản là 20%, hệ thống có khả năng tạo ra khoảng 1.465 GWh hàng năm, với phạm vi độ nhạy là 1.318–1.684 GWh tương ứng với hệ số công suất là 18–23%”. "Hơn nữa, hệ thống này còn giảm lượng nước bốc hơi khoảng 20%, bảo tồn khoảng 445 triệu m3 nước và mang lại lợi ích tiết kiệm nước trị giá khoảng 200 triệu USD trong 25 năm.

Các nhà khoa học giải thích: "Tiết kiệm-sử dụng đất đóng góp thêm 118 triệu USD vào tổng lợi ích". "Đầu tư ban đầu cần thiết là khoảng 1,08 tỷ USD và tính kinh tế của dự án được đánh giá trong vòng đời 25 năm với tỷ lệ chiết khấu cơ bản là 12%, với phân tích độ nhạy trong khoảng 8–16%. Trong các kịch bản tài chính và hiệu suất thuận lợi, hệ thống cho thấy lợi nhuận kinh tế tích cực, trong khi kết quả vẫn nhạy cảm với các giả định về hệ số công suất và tỷ lệ chiết khấu."

Công trình nghiên cứu đã được trình bày trong "Hệ thống quang điện trên đỉnh kênh-trên Kênh Qush-Tepa: mô hình cho sự kết hợp năng lượng-nước" được xuất bản trên tạp chí Chuyển đổi và quản lý năng lượng: X. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Ryukyus của Nhật Bản, Đại học Kabul của Afghanistan và Đại học Avicenna đã tham gia vào nghiên cứu.