利用光伏和风能在沙漠中抽取地下水

约旦以色列大学的研究人员研究了太阳能和风能驱动的抽水系统的可行性。在约旦沙漠中，有限的地表水迫使社区依靠地下水源进行农业灌溉、牲畜灌溉和住宅用水。目前，该地区大多数独立抽水系统 (WPS) 都由内燃机驱动。

“确定各种的可行性混合可再生能源系统 使用可再生能源 (HRES) 方案为 WPS 供电是重要的一步，可以带来巨大的技术和经济效益，”该团队表示。“此外，目前还没有专门的研究来评估在约旦沙漠和干旱地区的 WPS 中整合完全混合可再生能源系统的可行性。”

案例研究重点关注 Al-Mudawwara WPS 的耗电量。Al-Mudawwara 是约旦东部的一个小村庄，靠近沙特阿拉伯边境。全年温度范围为 4°C 至 36.7°C，每月平均太阳辐射量为 12 月的 3.79 kWh/m2/d 和 6 月的 8.54 kWh/m2/d。每月平均风速范围为 10 月的 6.29 m/s 至 6 月的 9.15 m/s。

WPS 目前使用柴油，日需求量为 40.71 kWh，峰值为 8.48 kWh。为了对其进行评估，在 HOMER 软件中针对不同场景模拟了 HERS。第一种场景由柴油发电机 (DG) 和电池 (SB) 组成，第二种场景由 PV 和 SB 组成，第三种场景由 PV、DG 和 SB 组合组成，第四种场景由风力涡轮机 (WT)、DG 和 SB 组成。最后一种场景使用 PV、WT 和 SB 的组合。

在所有情况下，光伏都是单晶硅，315 W，效率为 19%。风力涡轮机的标称功率为 10,000 W，电池容量为 3,000 Ah。逆变器系统的额定功率为 5 kW，配有 12.5 kW 交流发电机。该系统经过优化，可确定每千瓦时发电的最低成本。

最佳系统由 33 块太阳能电池板（总计 10.18 kW）、一台 10 kW WT、8 块电池和 3 台逆变器组成。

该系统的能源成本 (CoE) 为 0.241 美元/千瓦时，回收期为 6.67 年，净现值成本 (NPC) 为 59.611 美元。实施所选方案可消除所有温室气体排放，包括二氧化碳。根据敏感性分析，名义折现率为 6.5% 适合减少 NPC 和 CoE。获得的 CoE 在 MENA 地区的典型范围内。此外，HRES 产生的单位 CoE 为 0.241 美元/千瓦时，在平均范围内。

他们在《环境与可持续性指标》上发表的一篇最新文章中介绍了他们的研究结果，“结合太阳能/风能为约旦沙漠/Al-Mudawwara 村的抽水系统提供动力的可行性研究“。