Pompaggio delle falde acquifere nel deserto utilizzando energia fotovoltaica ed eolica

I ricercatori dell'Università di Israele in Giordania hanno studiato la fattibilità di un sistema di pompaggio dell'acqua alimentato da energia solare ed eolica. Nel deserto giordano, le limitate acque superficiali costringono le comunità a fare affidamento su fonti di acqua sotterranea per l'irrigazione agricola, l'irrigazione del bestiame e l'uso residenziale dell'acqua. Attualmente, la maggior parte dei sistemi di pompaggio dell'acqua (WPS) autonomi nella regione sono alimentati da motori a combustione interna.

“Determinare la fattibilità di vari sistema energetico ibrido rinnovabile (HRES) opzioni per alimentare un WPS rappresentano un passo importante che potrebbe produrre significativi benefici tecnici ed economici", ha affermato il team. "Inoltre, non è stato condotto alcuno studio dedicato per valutare la fattibilità dell'integrazione di un sistema di energia rinnovabile completamente ibrido in un WPS nelle regioni desertiche e aride della Giordania".

Il caso di studio si concentra sul consumo del WPS di Al-Mudawwara. Al-Mudawwara è un piccolo villaggio nella parte orientale della Giordania, vicino al confine con l'Arabia Saudita. La temperatura varia da 4°C a 36,7°C durante tutto l'anno e la radiazione solare media mensile è di 3,79 kWh/m2/giorno a dicembre e 8,54 kWh/m2/giorno a giugno. La velocità media mensile del vento varia da 6,29 m/s a ottobre a 9,15 m/s a giugno.

Il WPS attualmente utilizza gasolio con una domanda giornaliera di 40,71 kWh e un picco di 8,48 kWh. Per valutarlo, HERS è stato simulato nel software HOMER per diversi scenari. Il primo scenario è costituito da un generatore diesel (DG) e una batteria (SB), il secondo scenario è costituito da PV e SB, il terzo scenario è costituito da una combinazione di PV, DG e SB e il quarto scenario è costituito da una turbina eolica (WT), un DG e un SB. L'ultimo scenario utilizza una combinazione di PV, un WT e un SB.

In tutti gli scenari, il PV è monocristallino, 315 W, e ha un'efficienza del 19%. La turbina eolica ha una potenza nominale di 10.000 W e le batterie hanno una capacità di 3.000 Ah. Il sistema inverter è valutato a 5 kW e ha un alternatore da 12,5 kW. Il sistema è stato ottimizzato per determinare il costo più basso per kWh di energia prodotta.

Il sistema ottimale è composto da 33 pannelli solari per un totale di 10,18 kW, un WT da 10 kW, 8 batterie e 3 inverter.

Il sistema aveva un costo dell'energia (CoE) di $ 0,241/kWh, un periodo di ammortamento di 6,67 anni e un costo attuale netto (NPC) di $ 59,611. L'implementazione dell'opzione selezionata comporta l'eliminazione di tutte le emissioni di gas serra, inclusa la CO2. Secondo l'analisi di sensibilità, un tasso di sconto nominale del 6,5% è appropriato per la riduzione di NPC e CoE. Il CoE ottenuto rientra nell'intervallo tipico per la regione MENA. Inoltre, gli HRES hanno prodotto un CoE unitario di 0,241 USD/kWh, che rientra nell'intervallo medio.

Hanno presentato i loro risultati in un articolo recente pubblicato in Environmental and Sustainability Indicators, “Studio di fattibilità per combinare energia solare/eolica per alimentare un sistema di pompaggio dell'acqua nel deserto giordano/villaggio di Al-Mudawwara”.