Відкачування підземних вод у пустелі за допомогою фотоелектричної та вітрової енергії

Дослідники Ізраїльського університету в Йорданії вивчили можливість створення системи водонакачування, що працює від енергії сонця та вітру. У йорданській пустелі обмежена поверхнева вода змушує громади покладатися на джерела підземних вод для зрошення сільського господарства, зрошення худоби та використання води в житлових приміщеннях. Наразі більшість автономних водонасосних систем (ВНС) в області працюють від двигунів внутрішнього згоряння.

«Визначення здійсненності різних гібридна система відновлюваної енергії (HRES) варіанти живлення WPS є важливим кроком, який може дати значні технічні та економічні вигоди», — заявила команда. «Крім того, не було спеціального дослідження для оцінки можливості інтеграції повністю гібридної системи відновлюваної енергії в WPS у пустельних і посушливих регіонах Йорданії».

Цей приклад зосереджений на споживанні Al-Mudawwara WPS. Аль-Мудавара — невелике село в східній частині Йорданії, біля кордону з Саудівською Аравією. Температура коливається від 4°C до 36,7°C протягом року, а середньомісячна сонячна радіація становить 3,79 кВт·год/м2/день у грудні та 8,54 кВт·год/м2/день у червні. Середня місячна швидкість вітру коливається від 6,29 м/с у жовтні до 9,15 м/с у червні.

WPS наразі використовує дизельне паливо з щоденним попитом 40,71 кВт/год і піковим 8,48 кВт/год. Щоб оцінити його, HERS було змодельовано в програмному забезпеченні HOMER для різних сценаріїв. Перший сценарій складається з дизель-генератора (DG) і батареї (SB), другий сценарій складається з PV і SB, третій сценарій складається з комбінації PV, DG і SB, а четвертий сценарій складається з вітрової турбіни (WT), DG і SB. Останній сценарій використовує комбінацію PV, WT, і SB.

У всіх сценаріях PV є монокристалічним, 315 Вт і має ККД 19%. Вітрогенератор має номінальну потужність 10 000 Вт, а акумулятори мають ємність 3 000 Ач. Інверторна система розрахована на 5 кВт і має генератор змінного струму на 12,5 кВт. Систему було оптимізовано для визначення найнижчої вартості кВт/год виробленої енергії.

Оптимальна система складається з 33 сонячних панелей загальною потужністю 10,18 кВт, однієї батареї 10 кВт, 8 батарей і 3 інверторів.

Система мала вартість енергії (CoE) 0,241 дол. США/кВт-год, період окупності 6,67 року та чисту поточну вартість (NPC) 59 611 дол. Реалізація обраного варіанту призводить до ліквідації всіх викидів парникових газів, включаючи CO2. Згідно з аналізом чутливості, номінальна ставка дисконту в 6,5% є прийнятною для зменшення NPC і CoE. Отриманий CoE знаходиться в межах типового діапазону для регіону MENA. Крім того, HRESs виробляють одиницю CoE 0,241 дол. США/кВт-год, що знаходиться в межах середнього діапазону.

Вони представили свої висновки в нещодавній статті, опублікованій у журналі Environmental and Sustainability Indicators, «Техніко-економічне обґрунтування поєднання енергії сонця/вітру для живлення водонасосної системи в Йорданській пустелі/селі Аль-Мудаввара".