Canal-principal fotovoltaica para el enorme proyecto de riego de Afganistán

Un grupo de investigación de Japón y Afganistán ha llevado a cabo una evaluación tecno-ambiental y económica de un sistema fotovoltaico-superior (CTPV) en el canal de riego Qush-Tepa de Afganistán. Con este fin, los investigadores introdujeron un marco denominado evaluación ambiental tecno-económica-integrada (ITEEA), que, según dicen, es transferible a otras regiones en desarrollo con características similares, incluidas India, Pakistán, África del Norte y Oriental y partes del Sudeste Asiático.

"El marco ITEEA cuantifica explícitamente la producción de energía, la reducción-de la evaporación del agua, el ahorro-en el uso de la tierra y el rendimiento económico dentro de una única estructura analítica", dijo el autor correspondiente Hameedullah Zaheb a pv magazine. "Esta perspectiva integrada es particularmente importante para regiones frágiles y con recursos-limitados, donde la infraestructura debe cumplir múltiples objetivos simultáneamente. Estamos interesados ​​en extender el marco de ITEEA a otros sistemas de canales transfronterizos en Asia central y meridional".

Al analizar los resultados de la aplicación del marco al canal Qush-Tepa, Zaheb dijo que uno de los hallazgos más sorprendentes fue la escala de ahorro de agua que se puede lograr mediante la protección del canal. "Incluso con una cobertura parcial del canal, las reducciones de la evaporación se traducen en cientos de millones de metros cúbicos de agua conservada durante la vida del proyecto, lo que tiene una importancia económica y estratégica comparable a la propia generación de electricidad", añadió.

Las obras del canal de riego Qush-Tepa comenzaron en 2022 y se espera que estén terminadas en 2028. Ubicado en el norte de Afganistán, el proyecto desvía agua del río Amu Darya para regar alrededor de 550.000 hectáreas y abastecer a más de 60.000 hogares. Se prevé que el canal tenga una longitud de 285 km, excluyendo los sub-canales, con un ancho superior de 125 m, un ancho de lecho de 85 m, una profundidad de agua de 6,5 m y una profundidad total del canal de 8 m.

El marco ITEEA del grupo comienza con un análisis geoespacial y una{0}}evaluación previa de viabilidad, utilizando conjuntos de datos-de teledetección, capas SIG y entrevistas con las partes interesadas. En el segundo paso, se lleva a cabo un modelado tecno-económico y ambiental utilizando el modelo System Advisor (SAM) para la simulación energética y el método del coeficiente de evaporación (ECM) para la evaluación hidrológica. El tercer paso se centra en el diseño de ingeniería y la optimización del sistema, incluida la configuración del sistema modular, la disposición espacial del canal y la cobertura de la superficie.

En el cuarto paso, el sistema se instala y entra en funcionamiento. En esta etapa, el marco tiene en cuenta productos bifurcados, como los flujos de agua a través de bombas hacia el almacenamiento agrícola o las granjas, y la generación de electricidad para la electrificación rural o la exportación a la red. El quinto paso aborda la integración de políticas, el cumplimiento de la red y la participación de las partes interesadas. En el paso final, se utiliza un enfoque de aprendizaje de bucle cerrado-para comparar los datos de rendimiento en tiempo real-con las proyecciones de referencia.

Basándose en los primeros tres pasos, los investigadores seleccionaron una sección del canal cerca de Mazar-i-Sharif para el despliegue del CTPV, ya que ofrece un mayor potencial solar. Eligieron módulos fotovoltaicos de silicio cristalino- de 550 W con una eficiencia del 19 %, instalados en un ángulo de inclinación de 0 grados y un acimut de 180 grados, orientados al sur. El sistema modelado tenía una capacidad total de 836 MW. Como se trataba de un estudio de simulación, el equipo no implementó el sistema, sino que modeló su funcionamiento utilizando factores de capacidad del 18 %, 20 % y 23 %.

"El sistema CTPV está diseñado con una capacidad instalada de 836 MW, y utilizando un factor de capacidad de caso base- del 20%, el sistema es capaz de generar aproximadamente 1.465 GWh al año, con un rango de sensibilidad de 1.318-1.684 GWh correspondiente a factores de capacidad de 18-23%", explicó el grupo. "Además, el sistema reduce la evaporación del agua en aproximadamente un 20 %, conservando alrededor de 445 millones de m3 de agua y generando beneficios-de ahorro de agua valorados en aproximadamente 200 millones de dólares en 25 años.

"Los ahorros-en el uso de la tierra aportan 118 millones de dólares adicionales a los beneficios totales", explicaron los científicos. "La inversión inicial requerida es de aproximadamente $1,08 mil millones, y la economía del proyecto se evalúa durante una vida útil de 25 años con una tasa de descuento base del 12%, con un análisis de sensibilidad entre el 8% y el 16%. En escenarios de financiamiento y desempeño favorables, el sistema demuestra rendimientos económicos positivos, mientras que los resultados siguen siendo sensibles al factor de capacidad y los supuestos de la tasa de descuento".

El trabajo de investigación se presentó en "Canal-top photovoltaicsystems on the Qush-Canal Tepa: un modelo para la sinergia energía-agua", publicado en Energy Conversion and Management: X. Investigadores de la Universidad de Ryukyus de Japón, la Universidad de Kabul de Afganistán y la Universidad de Avicena han participado en el estudio.