Techno-economic Analysis of Using Solar Energy, Diesel and Electrical Networks for Water Pumping in The West Bank
Date
2012
Authors
Dyana Saleem Asa’d Salah
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Abstract
This thesis describes the technical and economic analysis of using solar energy, diesel and electricity for water pumping in the West Bank.
The target area in this research, is the north of west bank; where groundwater is the main source of water for the population, especially farmers.
First the nature of groundwater in the region was examined in terms of depth, static and dynamic head , water pumping rate , and the used water pumping system ,the system studied are ones powered by diesel. Information was collected via questionnaire for farmers. Other information was gathered from international experiences in this field to know the optimum configuration for this region. Data collected from the field have been used as input for Excel program that built to deal with solar system .
The economic analysis were done using Excel program to investigate the feasibility analysis and cash flows from the use of various energy sources in order to pump water .
Three configurations for solar water pumping system were studied in this thesis; AC solar water pumping with storage battery , AC solar water pumping with storage tank , and DC direct solar water pumping.
The cost of kilo watt hour produced from each configuration were calculated and compared with that produced by using diesel generator.
The calculated cost per kilo-watt hour for all configurations of solar water pumping system were in the range 0.2 $ -0.5 $ , while the average calculated cost per kilo-watt hour for diesel generator was 0.46 $, and 0.18 $ for expansion of electrical net work.
The cost of water pumped using PV system was between 0.01 $ - 0.19 $ per cubic meter ,compared to 1.07 $ per cubic meter water pumping by diesel generator, and 0.031 $ by expansion of electrical net work .
الملخص هذه الأطروحة تصف التحليلات الفنية والاقتصادية لاستخدام الطاقة الشمسية,الديزل والشبكات الكهربائية لضخ المياه في الضفة الغربية. المنطقة المستهدفة في هذا البحث هي شمال الضفة الغربية حيث توجد المياه الجوفية التي تخدم سكان المنطقة، وخصوصا المزارعين. سنبدأ بدراسة طبيعة المياه الجوفية في المنطقة من حيث العمق، ومعدل ضخ المياه، وأيضا دراسة نظام ضخ المياه الحالي ، والذي يعمل على الديزل، وذلك بتوزيع استبيان للمزارعين وأصحاب الآبار. ثم الاستفادة من الخبرات الدولية في هذا المجال لمعرفة التكوين الأمثل لهذه المنطقة وقد استخدمت البيانات التي تم جمعها من الميدان كمدخل لبرنامج اكسل الذي تم تصميمه للتعامل مع النظام الشمسي. وتم أجراء دراسة لتحليل الجدوى والتدفقات النقدية من استخدام مصادر الطاقة المختلفة من أجل ضخ المياه وذلك لعدد من السيناريوهات, وقد أجريت التحليلات الاقتصادية أيضا من خلال البرنامج الذي تم تصميمه حيث تم عمل نموذج رياضي محوسب من خلاله يتم تحليل ودراسة تكلفة ضخ المتر المكعب الواحد من الماء وحسب المعطيات وسيناريوهات مختلفة لاختيار التصميم الأمثل والذي يؤدي إلى أقل التكاليف, وقد تم التحقق من البرنامج الرياضي المصمم من خلال مقارنة نتائج البرنامج مع الحسابات اليدوية. وتمت دراسة ثلاثة سيناريوهات لنظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية في هذه الأطروحة؛ وهذه السيناريوهات هي كالتالي: السيناريو الأول وهو عبارة عن النظام الشمسي ذو التيار المتردد مع وجود نظام تخزين (البطاريات), السيناريو الثاني عبارة عن النظام الشمسي ذو التيار المتردد مع نظام تخزين للماء (التنكات) والسيناريو الثالث عبارة عن النظام الشمسي ذو التيار الثابت مع نظام تخزين للماء (التنكات). وقد تم حساب تكلفة كيلو واط ساعة المنتجة من كل سيناريو ومقارنتها مع تلك التي ينتجها باستخدام مولدات الديزل, التكلفة لكل كيلو واط ساعة لجميع السيناريوهات من نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية تتراوح بين (0.2-0.5 ) دولار/كيلو واط, وكانت التكلفة لكل كيلو واط ساعة للمولدات الديزل في المتوسط 0.46 دولار/كيلو واط . وكانت تكلفة الضخ للمتر المكعب الواحد من الماء باستخدام الخلايا الشمسية يتراوح بين( 0.01-0.19) دولار/م3 , بينما كانت تكلفة المتر المكعب الواحد للماء الناتج من الضخ باستخدام الديزل يعادل بالمتوسط 1.07 دولار/م3.
الملخص هذه الأطروحة تصف التحليلات الفنية والاقتصادية لاستخدام الطاقة الشمسية,الديزل والشبكات الكهربائية لضخ المياه في الضفة الغربية. المنطقة المستهدفة في هذا البحث هي شمال الضفة الغربية حيث توجد المياه الجوفية التي تخدم سكان المنطقة، وخصوصا المزارعين. سنبدأ بدراسة طبيعة المياه الجوفية في المنطقة من حيث العمق، ومعدل ضخ المياه، وأيضا دراسة نظام ضخ المياه الحالي ، والذي يعمل على الديزل، وذلك بتوزيع استبيان للمزارعين وأصحاب الآبار. ثم الاستفادة من الخبرات الدولية في هذا المجال لمعرفة التكوين الأمثل لهذه المنطقة وقد استخدمت البيانات التي تم جمعها من الميدان كمدخل لبرنامج اكسل الذي تم تصميمه للتعامل مع النظام الشمسي. وتم أجراء دراسة لتحليل الجدوى والتدفقات النقدية من استخدام مصادر الطاقة المختلفة من أجل ضخ المياه وذلك لعدد من السيناريوهات, وقد أجريت التحليلات الاقتصادية أيضا من خلال البرنامج الذي تم تصميمه حيث تم عمل نموذج رياضي محوسب من خلاله يتم تحليل ودراسة تكلفة ضخ المتر المكعب الواحد من الماء وحسب المعطيات وسيناريوهات مختلفة لاختيار التصميم الأمثل والذي يؤدي إلى أقل التكاليف, وقد تم التحقق من البرنامج الرياضي المصمم من خلال مقارنة نتائج البرنامج مع الحسابات اليدوية. وتمت دراسة ثلاثة سيناريوهات لنظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية في هذه الأطروحة؛ وهذه السيناريوهات هي كالتالي: السيناريو الأول وهو عبارة عن النظام الشمسي ذو التيار المتردد مع وجود نظام تخزين (البطاريات), السيناريو الثاني عبارة عن النظام الشمسي ذو التيار المتردد مع نظام تخزين للماء (التنكات) والسيناريو الثالث عبارة عن النظام الشمسي ذو التيار الثابت مع نظام تخزين للماء (التنكات). وقد تم حساب تكلفة كيلو واط ساعة المنتجة من كل سيناريو ومقارنتها مع تلك التي ينتجها باستخدام مولدات الديزل, التكلفة لكل كيلو واط ساعة لجميع السيناريوهات من نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية تتراوح بين (0.2-0.5 ) دولار/كيلو واط, وكانت التكلفة لكل كيلو واط ساعة للمولدات الديزل في المتوسط 0.46 دولار/كيلو واط . وكانت تكلفة الضخ للمتر المكعب الواحد من الماء باستخدام الخلايا الشمسية يتراوح بين( 0.01-0.19) دولار/م3 , بينما كانت تكلفة المتر المكعب الواحد للماء الناتج من الضخ باستخدام الديزل يعادل بالمتوسط 1.07 دولار/م3.