Kanal-PV teratas Untuk Proyek Irigasi Besar-besaran di Afghanistan

Sebuah kelompok penelitian dari Jepang dan Afghanistan telah melakukan penilaian tekno-lingkungan dan ekonomi terhadap sistem-top PV (CTPV) kanal di saluran irigasi Qush-Tepa Afghanistan. Untuk mencapai tujuan ini, para peneliti memperkenalkan kerangka kerja yang disebut penilaian lingkungan tekno-ekonomi-terintegrasi (ITEEA), yang menurut mereka dapat diterapkan ke wilayah berkembang lainnya dengan karakteristik serupa, termasuk India, Pakistan, Afrika Utara dan Timur, serta sebagian Asia Tenggara.

"Kerangka kerja ITEEA secara eksplisit mengukur produksi energi,-pengurangan penguapan air, penghematan-penggunaan lahan, dan kinerja ekonomi dalam satu struktur analisis," kata penulis Hameedullah Zaheb kepada majalah pv. "Perspektif terpadu ini sangat penting bagi kawasan yang rentan dan-terbatas sumber daya, di mana infrastruktur harus melayani berbagai tujuan secara bersamaan. Kami tertarik untuk memperluas kerangka kerja ITEEA ke sistem kanal lintas batas lainnya di Asia Tengah dan Selatan."

Membahas hasil penerapan kerangka kerja tersebut pada kanal Qush-Tepa, Zaheb mengatakan salah satu temuan paling mencolok adalah skala penghematan air yang dapat dicapai melalui peneduh kanal. “Bahkan dengan penutupan sebagian kanal, pengurangan penguapan berarti ratusan juta meter kubik air yang dilestarikan selama masa proyek, yang memiliki signifikansi ekonomi dan strategis yang sebanding dengan pembangkitan listrik itu sendiri,” tambahnya.

Pengerjaan saluran irigasi Qush-Tepa dimulai pada tahun 2022 dan diharapkan selesai pada tahun 2028. Terletak di Afghanistan utara, proyek ini mengalihkan air dari Sungai Amu Darya untuk mengairi sekitar 550.000 hektar dan melayani lebih dari 60.000 rumah tangga. Kanal ini direncanakan memiliki panjang 285 km, tidak termasuk sub-kanal, dengan lebar atas 125 m, lebar dasar 85 m, kedalaman perairan 6,5 m, dan total kedalaman kanal 8 m.

Kerangka kerja ITEEA grup ini dimulai dengan penyaringan geospasial dan penilaian pra{0}}kelayakan, menggunakan kumpulan data penginderaan jarak jauh, lapisan GIS, dan wawancara pemangku kepentingan. Pada langkah kedua, pemodelan tekno-ekonomi dan lingkungan dilakukan menggunakan System Advisor Model (SAM) untuk simulasi energi dan metode koefisien penguapan (ECM) untuk penilaian hidrologi. Langkah ketiga berfokus pada desain teknik dan optimalisasi sistem, termasuk konfigurasi sistem modular, tata ruang kanal, dan cakupan permukaan.

Pada langkah keempat, sistem diinstal dan mulai beroperasi. Pada tahap ini, kerangka kerja ini memperhitungkan keluaran yang terbagi dua, seperti aliran air melalui pompa ke penyimpanan pertanian atau peternakan, dan pembangkitan listrik untuk elektrifikasi pedesaan atau ekspor jaringan listrik. Langkah kelima membahas integrasi kebijakan, kepatuhan jaringan listrik, dan keterlibatan pemangku kepentingan. Pada langkah terakhir, pendekatan pembelajaran loop tertutup digunakan untuk membandingkan data kinerja real-time dengan proyeksi dasar.

Berdasarkan tiga langkah pertama, para peneliti memilih bagian kanal dekat Mazar-i{-Sharif untuk penerapan CTPV, karena kanal tersebut menawarkan potensi matahari yang lebih tinggi. Mereka memilih modul PV kristal-silikon 550 W dengan efisiensi 19%, dipasang pada sudut kemiringan 0 derajat dan azimuth 180 derajat , menghadap ke selatan. Sistem yang dimodelkan memiliki total kapasitas 836 MW. Karena ini adalah studi simulasi, tim tidak menerapkan sistem melainkan memodelkan pengoperasiannya menggunakan faktor kapasitas sebesar 18%, 20%, dan 23%.

"Sistem CTPV dirancang dengan kapasitas terpasang sebesar 836 MW, dan menggunakan faktor kapasitas-kasus dasar sebesar 20%, sistem ini mampu menghasilkan sekitar 1.465 GWh setiap tahunnya, dengan rentang sensitivitas sebesar 1.318–1.684 GWh sesuai dengan faktor kapasitas sebesar 18–23%," kelompok tersebut menjelaskan. "Selain itu, sistem ini mengurangi penguapan air sekitar 20%, menghemat sekitar 445 juta m3 air dan menghasilkan manfaat penghematan air senilai sekitar USD 200 juta selama 25 tahun.

"Penghematan-penggunaan lahan menyumbang tambahan USD 118 juta terhadap total manfaat," jelas para ilmuwan. “Investasi awal yang diperlukan adalah sekitar $1,08 miliar, dan keekonomian proyek dievaluasi selama jangka waktu 25 tahun dengan tingkat diskonto dasar sebesar 12%, dengan analisis sensitivitas antara 8–16%. Dalam skenario pembiayaan dan kinerja yang menguntungkan, sistem ini menunjukkan keuntungan ekonomi yang positif, sementara hasilnya tetap sensitif terhadap asumsi faktor kapasitas dan tingkat diskonto.”

Penelitian ini dipresentasikan dalam "Kanal-sistem fotovoltaik teratas di Qush-Kanal Tepa: model sinergi energi-air", yang diterbitkan dalam Konversi dan Manajemen Energi: X. Para peneliti dari Universitas Ryukyus di Jepang, Universitas Kabul di Afghanistan, dan Universitas Avicenna telah berpartisipasi dalam penelitian ini.