太陽光発電と風力発電で砂漠の地下水を汲み上げる

ヨルダンのイスラエル大学の研究者らは、太陽光と風力エネルギーで動く水ポンプシステムの実現可能性を研究した。ヨルダンの砂漠では、地表水が限られているため、農業用灌漑、家畜用灌漑、住宅用水の使用には地下水源に頼らざるを得ない。現在、この地域の独立型水ポンプシステム (WPS) のほとんどは、内燃機関で動いている。

「さまざまなの実現可能性を判断する」ハイブリッド再生可能エネルギーシステム「WPS に電力を供給するための (HRES) オプションの導入は、技術的にも経済的にも大きなメリットをもたらす重要なステップです」と研究チームは述べています。「さらに、ヨルダンの砂漠や乾燥地帯の WPS に完全ハイブリッドの再生可能エネルギー システムを統合することの実現可能性を評価するための専用の研究はこれまで行われてきませんでした。」

このケーススタディは、アル・ムダウワラ水力発電所の消費に焦点を当てています。アル・ムダウワラは、ヨルダン東部のサウジアラビアとの国境近くにある小さな村です。年間を通じて気温は 4°C から 36.7°C の範囲で推移し、月平均日射量は 12 月が 3.79 kWh/m2/日、6 月が 8.54 kWh/m2/日です。月平均風速は、10 月の 6.29 m/s から 6 月の 9.15 m/s まで変化します。

WPS は現在、1 日の需要が 40.71 kWh、ピークが 8.48 kWh のディーゼル燃料を使用しています。これを評価するために、さまざまなシナリオで HOMER ソフトウェアで HERS をシミュレートしました。最初のシナリオはディーゼル発電機 (DG) とバッテリー (SB) で構成され、2 番目のシナリオは PV と SB で構成され、3 番目のシナリオは PV、DG、SB の組み合わせで構成され、4 番目のシナリオは風力タービン (WT)、DG、SB で構成されています。最後のシナリオでは、PV、WT、SB の組み合わせを使用します。

すべてのシナリオにおいて、PV は単結晶で 315 W、効率は 19% です。風力タービンの公称出力は 10,000 W、バッテリーの容量は 3,000 Ah です。インバーター システムの定格は 5 kW で、12.5 kW のオルタネーターを備えています。システムは、生産されるエネルギーの kWh あたりのコストが最も低くなるように最適化されました。

最適なシステムは、合計 10.18 kW のソーラーパネル 33 枚、10 kW WT 1 台、バッテリー 8 個、インバータ 3 台で構成されます。

システムのエネルギーコスト (CoE) は 0.241 ドル/kWh、回収期間は 6.67 年、正味現在価値コスト (NPC) は 59.611 ドルでした。選択したオプションを実装すると、CO2 を含むすべての GHG 排出が排除されます。感度分析によると、NPC と CoE の削減には名目割引率 6.5% が適切です。得られた CoE は、MENA 地域の標準的な範囲内です。さらに、HRES はユニット CoE を 0.241 ドル/kWh に生成し、これは平均範囲内です。

彼らは、環境と持続可能性の指標に最近掲載された論文で、その調査結果を発表しました。「ヨルダン砂漠/アル・ムダワラ村の揚水システムに太陽光と風力エネルギーを組み合わせて電力を供給する実現可能性調査」。