Откачка грунтовых вод в пустыне с использованием фотоэлектрической и ветровой энергии

Исследователи из Израильского университета в Иордании изучили возможность создания системы перекачки воды, работающей на энергии солнца и ветра. В иорданской пустыне ограниченные поверхностные воды вынуждают общины полагаться на источники грунтовых вод для сельскохозяйственного орошения, орошения скота и использования воды в жилых помещениях. В настоящее время большинство автономных систем перекачки воды (WPS) в регионе работают на двигателях внутреннего сгорания.

«Определение осуществимости различных гибридная система возобновляемой энергии(HRES) варианты для питания WPS являются важным шагом, который может дать значительные технические и экономические выгоды», — заявила команда. «Кроме того, не было специального исследования для оценки возможности интеграции полностью гибридной системы возобновляемой энергии в WPS в пустынных и засушливых районах Иордании».

В исследовании рассматривается потребление WPS Аль-Мудаввара. Аль-Мудаввара — небольшая деревня в восточной части Иордании, недалеко от границы с Саудовской Аравией. Температура колеблется от 4°C до 36,7°C в течение всего года, а среднемесячная солнечная радиация составляет 3,79 кВт·ч/м2/д в декабре и 8,54 кВт·ч/м2/д в июне. Среднемесячная скорость ветра колеблется от 6,29 м/с в октябре до 9,15 м/с в июне.

В настоящее время WPS использует дизельное топливо с суточной потребностью 40,71 кВт·ч и пиковой 8,48 кВт·ч. Для оценки HERS была смоделирована в программном обеспечении HOMER для различных сценариев. Первый сценарий состоит из дизельного генератора (DG) и аккумуляторной батареи (SB), второй сценарий состоит из PV и SB, третий сценарий состоит из комбинации PV, DG и SB, а четвертый сценарий состоит из ветряной турбины (WT), DG и SB. Последний сценарий использует комбинацию PV, WT и SB.

Во всех сценариях фотоэлектрическая система является монокристаллической, 315 Вт и имеет эффективность 19%. Ветровая турбина имеет номинальную мощность 10 000 Вт, а аккумуляторы имеют емкость 3000 Ач. Инверторная система имеет номинальную мощность 5 кВт и имеет генератор переменного тока мощностью 12,5 кВт. Система была оптимизирована для определения самой низкой стоимости за кВт·ч произведенной энергии.

Оптимальная система состоит из 33 солнечных панелей общей мощностью 10,18 кВт, одного ветрогенератора мощностью 10 кВт, 8 аккумуляторных батарей и 3 инверторов.

Система имела стоимость энергии (CoE) 0,241 долл. США/кВт·ч, срок окупаемости 6,67 лет и чистую приведенную стоимость (NPC) 59,611 долл. США. Реализация выбранного варианта приводит к устранению всех выбросов ПГ, включая CO2. Согласно анализу чувствительности, номинальная ставка дисконтирования 6,5% подходит для сокращения NPC и CoE. Полученный CoE находится в типичном диапазоне для региона MENA. Кроме того, HRES произвели единицу CoE 0,241 долл. США/кВт·ч, что находится в среднем диапазоне.

Они представили свои выводы в недавней статье, опубликованной в журнале Environmental and Sustainability Indicators: «Технико-экономическое обоснование объединения солнечной и ветровой энергии для питания системы водоснабжения в иорданской пустыне/деревне Аль-Мудаввара<р>”.<р>