Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа из Бангладеш провела технико-экономическое моделирование крышных солнечных фотоэлектрических систем вдоль линии MRT 6 метро Дакки. Результаты показали, что строительство фотоэлектрической системы мощностью 20,38 МВт может эффективно удовлетворить потребности во вспомогательной электроэнергии и принести хорошие финансовые выгоды.
Линия MRT 6, первая линия метро в Бангладеш, имеет общую протяженность 21,26 км и была введена в коммерческую эксплуатацию в конце 2022 года. Линия представляет собой эстакадную конструкцию, соединяющую станцию Uttara North на севере Дакки со станцией Motijheel на юге, и включает 16 станций.
В исследовании использовались два взаимодополняющих метода моделирования: высокоразрешающее постанционное техническое моделирование всех 16 станций и 5 деповских сооружений с помощью программного обеспечения PVsyst; технико-экономическая оптимизация гибридной системы «фотоэлектрика-сеть-аккумулятор» с помощью программного обеспечения HOMER Pro. Автор-корреспондент Рахат Редван отметил, что это первый случай, когда детальное проектирование фотоэлектрических систем на уровне станций сочетается с региональной гибридной оптимизацией и проводится всесторонний анализ чувствительности для метрополитена Южной Азии.
Редван сообщил, что команда планирует продвигать последующие исследования в нескольких направлениях, включая использование фактических данных о нагрузке эксплуатируемых станций вместо текущих гипотетических графиков работы, а также изучение вариантов интеграции фотоэлектрических систем на путях и эстакадных направляющих, одновременно проводя углубленное технико-экономическое сравнение химических составов аккумуляторов и вариантов вторичных батарей для применения в метро.
При моделировании в PVsyst команда оценила все 16 эстакадных станций и 5 деповских сооружений на территории депо Diabari в районе Уттара на севере Дакки. После вычета площадей с прозрачными крышами и резервирования 10% потерь площади была определена общая доступная площадь крыш в 250 469,61 кв. м, из которых 60 347 кв. м приходится на станции, а 67 052,8 кв. м — на выбранные деповские здания. В моделировании использовались коммерчески доступные монокристаллические фотоэлектрические модули мощностью 595 Вт, а также моделировались ориентация модулей, конфигурация инверторов, эффект затенения и потери в системе для оценки годовой выработки электроэнергии, коэффициента производительности и общей эффективности системы.
Для моделирования использовался набор метеорологических данных для Дакки (Rasat), включающий такие параметры, как глобальное горизонтальное облучение, прямое нормальное облучение, рассеянное горизонтальное облучение, температура окружающей среды, относительная влажность, скорость ветра и коэффициент мутности Линке. Система спроектирована для работы в сетевом режиме и оснащена аккумуляторной системой накопления энергии на основе литий-железо-фосфата (LiFePO₄), поддерживающей двунаправленный поток энергии, с приоритетом для собственного потребления, а избыточная электроэнергия направляется в национальную сеть по схеме «зеленого тарифа». На протяжении всего жизненного цикла проекта предполагается ежегодное снижение мощности фотоэлектрических модулей на 2%.
В результате моделирования была определена фотоэлектрическая система общей мощностью 20,38 МВт, распределенная по 21 объекту (16 станций и 5 деповских зданий), с годовой выработкой электроэнергии более 25,5 ГВт·ч. Эта система способна покрыть значительную часть потребностей метро во вспомогательной электроэнергии и сократить выбросы CO₂ примерно на 235 297 тонн за 20-летний период эксплуатации, что принесет значительные экологические выгоды.
Редван выразил удивление столь высокой экономической эффективностью в сфере общественного транспорта: срок окупаемости проекта составляет шесть лет, рентабельность инвестиций достигает 234,1%, чистая приведенная стоимость составляет 20,05 млн долларов США, причем весь проект полностью финансируется за счет собственных средств, без использования заемного финансирования.
В исследовании также была проведена зональная оптимизация с помощью HOMER Pro, в ходе которой коридор метро был разделен на три зоны: зона A (Уттара), зона B (Агаргаон, Шеврапара, Казипара) и зона C (Мотиджхил, Университет Дакки, Секретариат). Такой зональный подход позволил адаптировать проектирование системы к конкретным профилям нагрузки и условиям окружающей среды в каждой зоне. Зона B оказалась наиболее экономически эффективной: ее чистая приведенная стоимость составила 1,63 млн долларов США, а приведенная стоимость электроэнергии колебалась от 0,063 до 0,125 долларов США за кВт·ч. Зона C была несколько дороже, но благодаря более высокой способности к интеграции возобновляемых источников энергии достигла наибольшего сокращения выбросов.
Редван дополнительно отметил, что, хотя в зоне C не использовались аккумуляторные накопители и система полностью полагалась на взаимодействие фотоэлектрических установок с сетью, доля возобновляемой энергии в ней достигла 70%, что является наилучшим показателем по выбросам среди трех зон. Анализ чувствительности показал сильное взаимодействие между ценой обратного выкупа электроэнергии из сети и уровнем солнечного облучения, что в совокупности определяет, какая конфигурация — с аккумулятором или без него — является более предпочтительной; незначительные изменения тарифов могут полностью изменить предпочтительную архитектуру системы.
Результаты исследования были опубликованы в журнале «Energy Reports» в статье под названием «Towards sustainable urban transit: Design of a solar-powered metro rail system». В работе приняли участие исследователи из Университета науки и технологии Ахсануллы (AUST, Бангладеш), Европейского университета Бангладеш, Университета бизнеса и технологий Бангладеш (BUBT), Инженерно-технологического университета Раджшахи и Военного института науки и технологии.
