Canal-principal fotovoltaico para o grande projeto de irrigação do Afeganistão

Um grupo de pesquisa do Japão e do Afeganistão conduziu uma avaliação tecno-ambiental e econômica de um sistema-fotovoltaico superior (CTPV) de canal no canal de irrigação Qush-Tepa, no Afeganistão. Para este fim, os investigadores introduziram um quadro denominado avaliação tecno{4}}económica-ambiental integrada (ITEEA), que dizem ser transferível para outras regiões em desenvolvimento com características semelhantes, incluindo Índia, Paquistão, Norte e Leste de África e partes do Sudeste Asiático.

"A estrutura do ITEEA quantifica explicitamente a produção de energia, a redução da-evaporação da água, a economia-do uso do solo e o desempenho econômico dentro de uma única estrutura analítica", disse o autor correspondente Hameedullah Zaheb à revista pv. "Essa perspectiva integrada é particularmente importante para regiões frágeis e com{3}}recursos limitados, onde a infraestrutura deve servir vários objetivos simultaneamente. Estamos interessados ​​em estender a estrutura do ITEEA a outros sistemas de canais transfronteiriços na Ásia Central e do Sul."

Discutindo os resultados da aplicação da estrutura ao canal Qush{0}}Tepa, Zaheb disse que uma das descobertas mais surpreendentes foi a escala de economia de água alcançável através do sombreamento do canal. "Mesmo com a cobertura parcial do canal, as reduções da evaporação traduzem-se em centenas de milhões de metros cúbicos de água conservada ao longo da vida do projecto, o que tem um significado económico e estratégico comparável à própria geração de electricidade", acrescentou.

As obras no canal de irrigação Qush{0}}Tepa começaram em 2022 e devem ser concluídas em 2028. Localizado no norte do Afeganistão, o projeto desvia água do rio Amu Darya para irrigar cerca de 550 mil hectares e atender mais de 60 mil famílias. O canal está planejado para ter uma extensão de 285 km, excluindo sub-canais, com largura superior de 125 m, largura de leito de 85 m, profundidade de água de 6,5 m e profundidade total do canal de 8 m.

A estrutura ITEEA do grupo começa com triagem geoespacial e uma avaliação de pré-{0}}viabilidade, usando conjuntos de dados-de sensoriamento remoto, camadas GIS e entrevistas com partes interessadas. Na segunda etapa, a modelagem tecno-econômica e ambiental é conduzida usando o System Advisor Model (SAM) para simulação energética e o método do coeficiente de evaporação (ECM) para avaliação hidrológica. A terceira etapa concentra-se no projeto de engenharia e otimização do sistema, incluindo configuração modular do sistema, layout espacial do canal e cobertura de superfície.

Na quarta etapa o sistema é instalado e entra em operação. Nesta fase, o quadro contabiliza resultados bifurcados, tais como fluxos de água através de bombas para armazenamento agrícola ou explorações agrícolas, e geração de electricidade para electrificação rural ou exportação da rede. O quinto passo aborda a integração de políticas, a conformidade da rede e o envolvimento das partes interessadas. Na etapa final, uma abordagem de aprendizado-de ciclo fechado é usada para comparar dados de desempenho-em tempo real com projeções de referência.

Com base nas três primeiras etapas, os pesquisadores selecionaram uma seção do canal perto de Mazar-i-Sharif para a implantação do CTPV, pois oferece maior potencial solar. Eles escolheram módulos fotovoltaicos de silício-cristalino de 550 W com eficiência de 19%, instalados em um ângulo de inclinação de 0 grau e um azimute de 180 graus, voltados para o sul. O sistema modelado tinha capacidade total de 836 MW. Como se tratava de um estudo de simulação, a equipe não implantou o sistema, mas sim modelou sua operação usando fatores de capacidade de 18%, 20% e 23%.

"O sistema CTPV foi projetado com uma capacidade instalada de 836 MW e, usando um fator de capacidade de caso base de 20%, o sistema é capaz de gerar aproximadamente 1.465 GWh anualmente, com uma faixa de sensibilidade de 1.318 a 1.684 GWh, correspondendo a fatores de capacidade de 18 a 23%", explicou o grupo. "Além disso, o sistema reduz a evaporação da água em aproximadamente 20%, conservando cerca de 445 milhões de m3 de água e gerando benefícios-de economia de água avaliados em aproximadamente US$ 200 milhões ao longo de 25 anos.

"A economia-no uso da terra contribui com US$ 118 milhões adicionais para os benefícios totais", explicaram os cientistas. "O investimento inicial necessário é de aproximadamente US$ 1,08 bilhão, e a economia do projeto é avaliada ao longo de uma vida útil de 25 anos a uma taxa de desconto básica de 12%, com análise de sensibilidade de 8 a 16%. Em cenários favoráveis ​​de financiamento e desempenho, o sistema demonstra retornos econômicos positivos, enquanto os resultados permanecem sensíveis ao fator de capacidade e às suposições da taxa de desconto."

O trabalho de pesquisa foi apresentado em "Canal-top photovoltaic systems on the Qush-Tepa Canal: a model for energy-water synergy", publicado em Energy Conversion and Management: X. Pesquisadores da Universidade de Ryukyus, no Japão, da Universidade de Cabul, no Afeganistão, e da Universidade de Avicena participaram do estudo.