Canal-photovoltaïque en tête du projet d'irrigation massif d'Afghanistan

Un groupe de recherche du Japon et d'Afghanistan a mené une évaluation techno-environnementale et économique d'un système photovoltaïque au sommet du canal-(CTPV) sur le canal d'irrigation de Qush-Tepa en Afghanistan. À cette fin, les chercheurs ont introduit un cadre appelé évaluation environnementale techno-économique-intégrée (ITEEA), qui, selon eux, est transférable à d'autres régions en développement présentant des caractéristiques similaires, notamment l'Inde, le Pakistan, l'Afrique du Nord et de l'Est et certaines parties de l'Asie du Sud-Est.

"Le cadre ITEEA quantifie explicitement la production d'énergie, la réduction de l'évaporation de l'eau, les économies d'utilisation des sols et les performances économiques au sein d'une structure analytique unique", a déclaré l'auteur correspondant Hameedullah Zaheb au magazine pv. "Cette perspective intégrée est particulièrement importante pour les régions fragiles et aux ressources limitées, où les infrastructures doivent servir plusieurs objectifs simultanément. Nous souhaitons étendre le cadre ITEEA à d'autres systèmes de canaux transfrontaliers en Asie centrale et du Sud."

Discutant des résultats de l'application du cadre au canal Qush-Tepa, Zaheb a déclaré que l'une des conclusions les plus frappantes était l'ampleur des économies d'eau réalisables grâce à l'ombrage du canal. "Même avec une couverture partielle du canal, la réduction de l'évaporation se traduit par des centaines de millions de mètres cubes d'eau conservées pendant la durée de vie du projet, ce qui a une importance économique et stratégique comparable à la production d'électricité elle-même", a-t-il ajouté.

Les travaux sur le canal d'irrigation de Qush-Tepa ont commencé en 2022 et devraient s'achever en 2028. Situé dans le nord de l'Afghanistan, le projet détourne l'eau de la rivière Amou-Daria pour irriguer environ 550 000 hectares et desservir plus de 60 000 ménages. Le canal devrait avoir une longueur de 285 km, à l'exclusion des sous--canaux, avec une largeur supérieure de 125 m, une largeur de lit de 85 m, une profondeur d'eau de 6,5 m et une profondeur totale du canal de 8 m.

Le cadre ITEEA du groupe commence par un examen géospatial et une-évaluation de préfaisabilité, à l'aide d'ensembles de données de télédétection-, de couches SIG et d'entretiens avec les parties prenantes. Dans la deuxième étape, une modélisation techno-économique et environnementale est réalisée à l'aide du modèle System Advisor (SAM) pour la simulation énergétique et de la méthode du coefficient d'évaporation (ECM) pour l'évaluation hydrologique. La troisième étape se concentre sur la conception technique et l'optimisation du système, y compris la configuration du système modulaire, la disposition spatiale du canal et la couverture de la surface.

Dans la quatrième étape, le système est installé et entre en service. À ce stade, le cadre prend en compte des résultats divisés, tels que les flux d’eau via des pompes vers le stockage agricole ou les fermes, et la production d’électricité pour l’électrification rurale ou l’exportation du réseau. La cinquième étape concerne l’intégration des politiques, la conformité au réseau et l’engagement des parties prenantes. Dans la dernière étape, une approche d'apprentissage en boucle fermée{{3}est utilisée pour comparer les données de performances en temps réel-avec les projections de référence.

Sur la base des trois premières étapes, les chercheurs ont sélectionné une section du canal près de Mazar-i-Sharif pour le déploiement du CTPV, car elle offre un potentiel solaire plus élevé. Ils ont choisi des modules photovoltaïques en silicium cristallin-de 550 W avec un rendement de 19 %, installés avec un angle d'inclinaison de 0 degré et un azimut de 180 degrés, orientés vers le sud. Le système modélisé avait une capacité totale de 836 MW. Comme il s'agissait d'une étude de simulation, l'équipe n'a pas déployé le système mais a plutôt modélisé son fonctionnement en utilisant des facteurs de capacité de 18 %, 20 % et 23 %.

"Le système CTPV est conçu avec une capacité installée de 836 MW et, en utilisant un facteur de capacité de base de 20 %, le système est capable de générer environ 1 465 GWh par an, avec une plage de sensibilité de 1 318 à 1 684 GWh correspondant à des facteurs de capacité de 18 à 23 %", a expliqué le groupe. "En outre, le système réduit l'évaporation de l'eau d'environ 20 %, économisant ainsi environ 445 millions de m3 d'eau et générant des économies d'eau-d'une valeur d'environ 200 millions USD sur 25 ans.

"Les économies-sur l'utilisation des terres contribuent à hauteur de 118 millions USD supplémentaires aux bénéfices totaux", ont expliqué les scientifiques. « L'investissement initial requis est d'environ 1,08 milliard de dollars, et les aspects économiques du projet sont évalués sur une durée de vie de 25 ans à un taux d'actualisation de base de 12 %, avec une analyse de sensibilité comprise entre 8 et 16 %. Dans des scénarios de financement et de performance favorables, le système démontre des rendements économiques positifs, tandis que les résultats restent sensibles aux hypothèses de facteur de capacité et de taux d'actualisation.

Les travaux de recherche ont été présentés dans « Canal-top photovoltaic systems on the Qush-Tepa Canal : a model for energy-water synergy », publié dans Energy Conversion and Management : X. Des chercheurs de l'université japonaise des Ryukyus, de l'université afghane de Kaboul et de l'université Avicenne ont participé à l'étude.