القناة-أعلى الطاقة الكهروضوئية لمشروع الري الضخم في أفغانستان

أجرت مجموعة بحث من اليابان وأفغانستان تقييمًا تقنيًا- وبيئيًا واقتصاديًا لنظام-القنوات الكهروضوئية العلوية (CTPV) في قناة الري قوش-تيبا في أفغانستان. ولتحقيق هذه الغاية، قدم الباحثون إطارًا يسمى التقييم البيئي التقني-الاقتصادي- المتكامل (ITEEA)، والذي يقولون إنه قابل للتحويل إلى مناطق نامية أخرى ذات خصائص مماثلة، بما في ذلك الهند وباكستان وشمال وشرق أفريقيا وأجزاء من جنوب شرق آسيا.

قال المؤلف المقابل حميد الله زاهب لمجلة pv: "يحدد إطار عمل ITEEA بشكل واضح إنتاج الطاقة، وتقليل تبخر المياه-، وتوفير استخدام الأراضي-، والأداء الاقتصادي ضمن هيكل تحليلي واحد". "هذا المنظور المتكامل مهم بشكل خاص للمناطق الهشة والمحدودة الموارد-، حيث يجب أن تخدم البنية التحتية أهدافًا متعددة في وقت واحد. نحن مهتمون بتوسيع إطار عمل ITEEA ليشمل أنظمة القنوات الأخرى العابرة للحدود في وسط وجنوب آسيا."

وفي معرض مناقشة نتائج تطبيق الإطار على قناة قوش-تيبا، قال زاهب إن إحدى النتائج الأكثر لفتًا للانتباه هي حجم توفير المياه الذي يمكن تحقيقه من خلال تظليل القناة. وأضاف: "حتى مع التغطية الجزئية للقناة، فإن انخفاضات التبخر تترجم إلى مئات الملايين من الأمتار المكعبة من المياه المحفوظة على مدار عمر المشروع، وهو ما له أهمية اقتصادية واستراتيجية مماثلة لتوليد الكهرباء نفسه".

بدأ العمل في قناة ري قوش-تيبا في عام 2022 ومن المتوقع الانتهاء منه في عام 2028. يقع المشروع في شمال أفغانستان، ويعمل على تحويل المياه من نهر أموداريا لري حوالي 550 ألف هكتار ويخدم أكثر من 60 ألف أسرة. ومن المخطط أن يبلغ طول القناة 285 كيلومترًا، باستثناء القنوات الفرعية، ويبلغ عرضها العلوي 125 مترًا، وعرض القاع 85 مترًا، وعمق المياه 6.5 مترًا، وإجمالي عمق القناة 8 أمتار.

يبدأ إطار عمل ITEEA الخاص بالمجموعة بالفحص الجغرافي المكاني -وتقييم الجدوى المسبق، باستخدام مجموعات بيانات الاستشعار عن بعد-، وطبقات نظم المعلومات الجغرافية، والمقابلات مع أصحاب المصلحة. في الخطوة الثانية، يتم إجراء النمذجة الاقتصادية والبيئية التقنية- باستخدام نموذج مستشار النظام (SAM) لمحاكاة الطاقة وطريقة معامل التبخر (ECM) للتقييم الهيدرولوجي. وتركز الخطوة الثالثة على التصميم الهندسي وتحسين النظام، بما في ذلك تكوين النظام المعياري، والتخطيط المكاني للقناة، والتغطية السطحية.

في الخطوة الرابعة، يتم تثبيت النظام ويدخل في مرحلة التشغيل. وفي هذه المرحلة، يأخذ الإطار في الاعتبار مخرجات متشعبة، مثل تدفقات المياه عبر المضخات إلى التخزين الزراعي أو المزارع، وتوليد الكهرباء لكهربة الريف أو تصدير الشبكة. تتناول الخطوة الخامسة تكامل السياسات، والامتثال للشبكة، وإشراك أصحاب المصلحة. في الخطوة الأخيرة، يتم استخدام أسلوب التعلم-المغلق لمقارنة بيانات الأداء في الوقت الفعلي-مع التوقعات الأساسية.

بناءً على الخطوات الثلاث الأولى، اختار الباحثون جزءًا من القناة بالقرب من مزار-ط-شريف لنشر نظام CTPV، حيث أنه يوفر إمكانات طاقة شمسية أعلى. لقد اختاروا وحدات كهروضوئية بلورية من السيليكون بقدرة 550 وات بكفاءة 19%، وتم تركيبها بزاوية ميل قدرها 0 درجة وسمت 180 درجة، في مواجهة الجنوب. تبلغ القدرة الإجمالية للنظام النموذجي 836 ميجاوات. وبما أن هذه كانت دراسة محاكاة، لم يقم الفريق بنشر النظام ولكن بدلاً من ذلك قام بتصميم نموذج تشغيله باستخدام عوامل القدرة بنسبة 18% و20% و23%.

"تم تصميم نظام CTPV بقدرة مركبة تبلغ 836 ميجاوات، وباستخدام عامل سعة الحالة الأساسية- بنسبة 20%، فإن النظام قادر على توليد ما يقرب من 1,465 جيجاوات في الساعة سنويًا، مع نطاق حساسية يتراوح بين 1,318-1,684 جيجاوات في الساعة يتوافق مع عوامل القدرة البالغة 18-23%"، أوضحت المجموعة. "علاوة على ذلك، يقلل النظام من تبخر المياه بنسبة 20% تقريبًا، مما يوفر حوالي 445 مليون متر مكعب من المياه ويحقق فوائد توفير المياه-تقدر بحوالي 200 مليون دولار أمريكي على مدار 25 عامًا.

وأوضح العلماء أن "توفير استخدام الأراضي-يساهم بمبلغ إضافي قدره 118 مليون دولار أمريكي في إجمالي الفوائد". "يبلغ الاستثمار الأولي المطلوب حوالي 1.08 مليار دولار أمريكي، ويتم تقييم اقتصاديات المشروع على مدى 25 عامًا بمعدل خصم أساسي يبلغ 12%، مع تحليل الحساسية بنسبة 8-16%. وفي ظل سيناريوهات التمويل والأداء المواتية، يُظهر النظام عوائد اقتصادية إيجابية، بينما تظل النتائج حساسة لعامل القدرة وافتراضات معدل الخصم."

تم تقديم العمل البحثي في ​​"قناة-أعلى الأنظمة الكهروضوئية على قناة قوش-تيبا: نموذج لتآزر الطاقة والمياه"، المنشور في تحويل الطاقة وإدارتها: X. وقد شارك في الدراسة باحثون من جامعة ريوكيوس اليابانية، وجامعة كابول الأفغانية، وجامعة ابن سينا.