فريق بنغلاديشي يقترح نظامًا شمسيًا بقدرة 20.38 ميغاواط لمترو دكا

أخبار ar.wedoany.com، أجرى فريق بحثي بنغلاديشي دراسة نمذجة فنية واقتصادية لنظام كهروضوئي شمسي على أسطح محطات الخط MRT 6 لمترو دكا، وأظهرت النتائج أن إنشاء نظام شمسي بقدرة 20.38 ميغاواط يمكنه تلبية احتياجات الطاقة المساعدة بشكل فعال وتحقيق عوائد مالية جيدة.

بصفته أول خط مترو في بنغلاديش، يبلغ طول الخط MRT 6 حوالي 21.26 كيلومترًا، وقد دخل الخدمة التجارية في نهاية عام 2022. هذا الخط مصمم كجسر علوي، ويربط بين محطة أوتارا نورث في شمال دكا ومحطة موتيجهيل في جنوبها، ويضم 16 محطة على طول المسار.

استخدمت الدراسة طريقتين للنمذجة التكميلية: الأولى باستخدام برنامج PVsyst لإجراء نمذجة فنية عالية الدقة لكل محطة من المحطات الـ16 وخمسة مرافق للجراجات، والثانية باستخدام برنامج HOMER Pro لتحسين الجدوى الفنية والاقتصادية للنظام الهجين (شمسي-شبكة-بطاريات). وأشار المؤلف المسؤول رحات رضوان إلى أن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها الجمع بين التصميم الشمسي التفصيلي على مستوى المحطات والتحسين الهجين القائم على المناطق، مع إجراء تحليل حساسية شامل لأنظمة المترو في جنوب آسيا.

أوضح رضوان أن الفريق يخطط لدفع الأبحاث اللاحقة في عدة اتجاهات، بما في ذلك اعتماد بيانات الأحمال الفعلية من المحطات التشغيلية بدلاً من جداول التشغيل الافتراضية المستخدمة حاليًا، واستكشاف إمكانية دمج الألواح الشمسية على جوانب المسارات والقضبان العلوية، بالإضافة إلى إجراء مقارنات فنية واقتصادية متعمقة حول كيمياء البطاريات وخيارات البطاريات الثانوية في تطبيقات المترو.

في نمذجة PVsyst، قام الفريق بتقييم جميع المحطات الـ16 العلوية وخمسة مبانٍ في جراج دياباري الواقع في أوتارا شمال دكا. بعد خصم مساحات الأسطح الزجاجية الشفافة وحجز 10% من المساحة للخسائر، تم تحديد إجمالي مساحة السطح القابلة للاستخدام بـ 250,469.61 مترًا مربعًا، منها 60,347 مترًا مربعًا للمحطات و67,052.8 مترًا مربعًا لمباني الجراجات المختارة. استخدمت النمذجة ألواحًا شمسية أحادية البلورية تجارية بقدرة 595 واط، وتم محاكاة اتجاه الألواح وتكوين العاكسات وتأثيرات التظليل وفقدان النظام لتقدير إنتاج الطاقة السنوي ونسبة الأداء والكفاءة الإجمالية للنظام.

تم إدخال بيانات مناخية من مجموعة بيانات رأسا في دكا، تشمل الإشعاع الأفقي الكلي والإشعاع المباشر العادي والإشعاع الأفقي المنتشر ودرجة الحرارة المحيطة والرطوبة النسبية وسرعة الرياح وعكارة لينك. صُمم النظام ليكون متصلاً بالشبكة، ومزودًا بنظام تخزين طاقة ببطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO₄)نظام تخزين الطاقة، مما يدعم تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه، مع إعطاء الأولوية للاستهلاك الذاتي، وتوجيه الفائض إلى الشبكة الوطنية عبر آلية تعرفة التغذية. افترض المشروع أن معدل تدهور الألواح الشمسية السنوي يبلغ 2% طوال دورة حياته.

أسفرت النمذجة في النهاية عن نظام شمسي بقدرة إجمالية 20.38 ميغاواط موزعة على 21 موقعًا (16 محطة و5 مبانٍ للجراجات)، مع إنتاج طاقة سنوي يتجاوز 25.5 جيجاواط/ساعة. يمكن لهذا النظام تعويض جزء كبير من احتياجات الطاقة المساعدة للمترو، وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 235,297 طنًا على مدى 20 عامًا من التشغيل، مما يحقق فوائد بيئية كبيرة.

أعرب رضوان عن دهشته من الجدوى الاقتصادية القوية في قطاع النقل العام: فترة استرداد الاستثمار للمشروع تبلغ ست سنوات، ومعدل العائد على الاستثمار يصل إلى 234.1%، وصافي القيمة الحالية يبلغ 20.05 مليون دولار أمريكي، مع تمويل المشروع بالكامل من الموارد الذاتية دون استخدام تمويل بالديون.

أجرت الدراسة أيضًا تحسينًا إقليميًا باستخدام HOMER Pro، حيث قسمت ممر المترو إلى ثلاث مناطق: المنطقة A (أوتارا)، والمنطقة B (أغارغاون، شورابارا، كازيبارا)، والمنطقة C (موتيجهيل، جامعة دكا، السكرتارية). سمح هذا التقسيم بتكييف تصميم النظام محليًا وفقًا لتوزيع الأحمال والظروف البيئية الخاصة بكل منطقة. كانت المنطقة B الأكثر فعالية من حيث التكلفة، حيث بلغ صافي قيمتها الحالية 1.63 مليون دولار أمريكي، وتراوحت تكلفة الكهرباء المعادلة بين 0.063 و0.125 دولار أمريكي لكل كيلوواط/ساعة. كانت تكلفة المنطقة C أعلى قليلاً، لكنها حققت أعلى نسبة خفض في الانبعاثات بفضل قدرتها الأكبر على دمج الطاقة المتجددة.

أضاف رضوان أن المنطقة C، على الرغم من عدم تجهيزها ببطاريات تخزين واعتمادها الكامل على التفاعل بين الشمس والشبكة، حققت نسبة طاقة متجددة تصل إلى 70%، مما يجعلها الأفضل من حيث أداء الانبعاثات بين المناطق الثلاث. أظهر تحليل الحساسية وجود تفاعل قوي بين تعرفة إعادة شراء الكهرباء من الشبكة والإشعاع الشمسي، مما يحدد معًا أي التكوينين (مع أو بدون بطاريات) هو الأفضل، حيث يمكن لتغير طفيف في تعرفة الكهرباء أن يغير بالكامل هيكل النظام المفضل.

نُشرت نتائج الدراسة في مجلة "Energy Reports" تحت عنوان "Towards sustainable urban transit: Design of a solar-powered metro rail system". شارك في هذا العمل باحثون من جامعة أحسن الله للعلوم والتكنولوجيا (AUST) في بنغلاديش، والجامعة الأوروبية في بنغلاديش، وجامعة بنغلاديش للأعمال والتكنولوجيا (BUBT)، وجامعة راجشاهي للهندسة والتكنولوجيا، والمعهد العسكري للعلوم والتكنولوجيا.