I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   2 A p r il  201 7 ,   p p .   713 ~ 7 1 9   I SS N:  2 088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 2 . p p 7 1 3 - 7 1 9     713       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   The  Dev elo p m en t   o a Ap plica tion  Conceiv ed  for th Desig n Feas ibility S tudy  a nd  Da ta Ana ly sis   o Photo v o ltaic  Pu m ping   Sy ste m s       B .   bo uk hri s 1 ,   M .   M edio un i 2 ,   L .   E l m a h ni 3   1, 2 L A S IM E,   ENS A Ib n   Zo h r   Un iv e rsit y ,   Ag a d ir,   M o ro c c o   3 L M T I,   De p a rt m e n o f   P h y sic s,  I b n   Z o h r   Un iv e rsity ,   A g a d ir,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   9 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Ma r   1 5 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Ma r   2 9 ,   2 0 1       Be c a u se   o f   th e   rise   in   d ies e a n d   b u tan e   p rice w id e l y   u se d   f o r   p u m p in g ,   a d d e d   t o   th e ir  n e g a ti v e   i m p a c o n   b o t h   M o ro c c o ' e n v iro n m e n a n d   trad e   b a lan c e ,   th e   u se   o f   re n e w a b le  e n e rg ies   sh o u ld   so u n d   o b v io u s,  p ra c ti c a a n d   c o st  e ffe c ti v e .   T h is  stu d y   o ff e rs   th e   tran sf o r m a ti o n   o f   a   trad it io n a b u ta n e   p u m p in g   s y ste m   ( BPS a n d   d ies e p u m p in g   s y ste m   ( DPS ),   lo c a ted   o n   a   f a r m   n e a rb y   th e   c it y   o f   Ag a d ir,   in t o   a n   o p ti m ize d   so lar  p u m p in g   sy st e m   ( S PS ).   T h e   su g g e ste d   m e th o d   is  b a se d   o n   a   tec h n o - e c o n o m ic  stu d y   a c c o r d in g   to   th e   Bu sin e ss - As - u su a l”  sc e n a rio A a   f irst  ste p ,   we   h a v e   d ime n sio n e d   o u r   p u m p in g   sy ste m   a n d   c h o se n   t h e   e lem e n ts  th a c o n stit u te  it .   A a   se c o n d   ste p ,   w e   c a rried   o u a n   e c o n o m ic  a n a ly sis,  b a se d   o n   th e   c a lcu lati o n   o f   a ll   c o sts,  w h ich   m a k e it   p o ss ib le  to   e n su re   th e   v iab il it y   o f   th e   c o m p o n e n ts  o f   o u S P S   o v e it li fe   c y c le  a n d   b ro u g h it   t o   a   d isc o u n ted   v a lu e .   T h e   p ro c e ss in g   o f   th e   d if fe re n d a ta  is  m a d e   p o ss ib le  th a n k to   th e   c o m p u ter  a p p li c a ti o n   PV De sig n   w h ich   w e   h a v e   d e v e lo p e d .   T h is  a p p li c a ti o n   h a a ll o w e d   u to   c a rr y   o u a   c o m p a ra ti v e   stu d y   o f   se v e r a tec h n iq u e o f   p u m p in g   sy ste m s.  T h e   re su lt   o f   th e   stu d y   is   th a th e   S PS   b e a ts  th e   o th e sy ste m a t   v a ri o u lev e ls,   n a m e l y   e c o n o m ic,  e n v iro n m e n tal  a n d   tec h n ica l.   K ey w o r d :   B u tan e   L C C   P h o to v o ltaic   P u m p in g   s y s te m   So f t w ar e   Co p y rig h ©   2 0 1 In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   L a h o u s s i n E l m a h n i   L MT I ,   Dep ar tm e n t o f   P h y s ic s   I b n   Z o h r   U n iv er s it y ,   P h o n e:  +2 1 2 6 1 1 2 7 6 1 2 5 A g ad ir ,   Mo r o cc o .   E m ail:  el m a h n i.la h @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   A cc o r d in g   to   th Natio n a Ag e n c y   f o r   th Dev elo p m e n o f   R e n e w ab le  E n er g ies  a n d   E n er g y   E f f icien c y   ( A DE R E E )   [ 1 ] ,   th ag r icu lt u r al  s ec to r   r ep r esen ts   1 3 o f   th Mo r o cc an   en er g y   b ill.  Nev er th ele s s ,   Mo r o cc o   h as  co n s id er ab le   s o lar   f ield ,   e s ti m ated   at  m o r th an   3 , 0 0 0   h   /   y ea r   o f   s u n s h i n e;  t h at  i s ,   an   ir r ad iatio n   o f   m o r th a n   5   KW . h   m 2 p er   d a y .   T h n atio n al  s o lar   p u m p in g   p r o g r a m   ai m s   to   r ed u ce   th g o v er n m e n s u b s id y   o f   th b u ta n g a s   an d   d iesel  f u n d   b y   b en e f iti n g   f r o m   g r ee n   a n d   f r ee   e n er g y .   T h is   r eq u ir es  m ea s u r es  to   eli m i n ate  all  r e g u la to r y   ec o n o m ic  an d   tec h n ical  b ar r ier s .   Sev er al  r esear c h   s t u d ies  o n   t h d esig n ,   f ea s ib ilit y   a n d   co s t - ef f ec tiv e n e s s   o f   s o lar   p u m p in g   s y s te m s   h av ar o u s ed   th in ter e s o f   r esear ch er s .   I n   f ac t,   o n o f   th ese  s t u d ies h as  ec o n o m ical l y   in v es tig a tes   SP S   s y s te m s   tak in g   in to   ac co u n th ef f ec t s   o f   th k e y   co m p o n e n ts   o f   th i n itial  co s t,  li f c y cle   co s an d   in co m es.   T h o b tain ed   r esu lt s   s h o w   t h at  t h co s t   o f   p h o to v o ltaic  m o d u les   is   th e   m o s s e n s iti v p ar a m eter   i n   t h is   an al y s is   [ 2 ] .   A n o t h er   h a s   s t u d y   u s ed   t h g e n etic  al g o r ith m   ( GA ) ,   as  w el as  t h P ar eto   o p t i m alit y   co n ce p t,  f o r   th tec h n o - ec o n o m ic   o p ti m iza tio n   o f   a n   SP S   s to r ag e   s y s te m   [ 3 ] .   A   f ar th er   s t u d y   h a s   e x a m i n ed   t h ap p licatio n   o f   t h p er m a n e n m a g n et   s y n ch r o n o u s   m o to r   ( P MS M )   i n   r en e w ab le  e n er g ie s ,   p ar ticu lar l y   i n   s o lar   p u m p in g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2088 - 8708   I J E C E   Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   7 1 3 719   714   I ts   o b j ec tiv e   w a s to   m o d el  t h co m p lete  s y s te m ,   i n clu d i n g   th p h o to v o ltaic  i n v er ter ,   P MSM   an d   th e   ce n tr if u g al  p u m p   i n   th Ma t lab   Sim u li n k   en v ir o n m en t   [ 4 ] .   A n   ad d itio n al   s tu d y   h as   ex a m i n ed   all  th n ec es s ar y   s ta g es  a n d   k e y   co m p o n en ts   to   d esig n   an d   b u ild   an   S P S   b y   m ak in g   co m p ar is o n   w it h   th d iesel  s y s te m   [ 5 ]   an d   [ 6 ]   d ev elo p s   s izi n g   a n d   s i m u latio n   to o d ed icate d   to   au to n o m o u s   s o l ar   s y s te m s   a n d   PV   p u m p i n g   s y s te m s .   A ll  th e s w o r k s   f o cu s   eit h er   o n   th tech n ical  d i m en s io n i n g   o f   t h p u m p i n g   s tatio n   co m p o n en t s   o r   o n   p u r ely   ec o n o m ic  an al y s is   o f   th s y s te m .   Du r i n g   t h in ter v ie w s   w h ad   w it h   f ar m e r s ,   tech n icia n s   a n d   en g i n ee r s ,   all  e x p r ess ed   t h n ec ess it y   f o r   co m p lete  co m p u ter ized   to o in te g r atin g   d at ab ase  o f   eq u ip m e n t   av ailab le  i n   t h eir   ar ea s   an d   j o in in g   t h tech n ical  a n d   ec o n o m ic   s tu d ies.   I n   th is   co n tex t,  t h p r esen t   r es ea r ch   ai m s   at   p r o m o tin g   w i d er   u s o f   s o lar   e n er g y   as   an   alter n ati v to   d iesel  a n d   b u tan e   in   ir r ig a tio n   a n d   d r in k i n g   w ater   s ec to r s .   W p r o p o s th d e v elo p m en o f   PV DE S I GN   ap p licatio n   f o r   s izin g ,   f ea s ib il it y   s tu d y   a n d   d etailed   ec o n o m ic  a n al y s i s   o f   th e   p r o f itab ili t y   o f   p h o to v o ltaic  p u m p i n g   s y s te m   co m p ar ed   to   B u tan P u m p i n g   S y s te m   ( BPS )   an d   Diesel  P u m p in g   S y s te m   ( DP S ) .   T h is   ap p licatio n   allo w s   u s   to   ca r r y   o u th w h o le  p r o ce s s   o f   d esi g n in g   a n   S P S ,   f r o m   t h p r eli m i n ar y   as s es s m e n o f   th p r o d u cib ilit y   to   th p r ac tic al  r ea lizatio n   o f   t h p r o j ec t.  T h is   to o m ak e s   it  p o s s ib le  to   an al y ze   th f o r esee n   s o lu tio n s   w it h   p r ec is io n   a n d   to   ev alu ate  t h e x p ec ted   r esu lts   b ef o r an y   f in a n cial  co m m i t m en t.   T h is   w o r k   b eg i n s   w it h   d escr ip tio n   o f   th p r o ject  an d   th en   p r esen ts   t h th eo r etica ele m en ts   th a h av b ee n   u s ed   f o r   th d i m e n s io n in g   o f   o u r   s y s te m .   T h e   n ex s ec tio n   f o cu s e s   o n   t h e   ex p lan atio n   o f   th m et h o d   u s ed   f o r   th ec o n o m ic  s t u d y .   T h last   s ec tio n   4 th   p ar ag r ap h   ex p o s es  t h e   ar ch itectu r o f   t h ap p licatio n   an d   p r esen ts   t h r e s u lt s   o f   o u r   w o r k .       2.   P RO J E CT   D E SCR I P T I O N   Ou r   w o r k   is   b ased   o n   th s t u d y   o f   an   e x is t in g   b u ta n an d   d iesel  p u m p i n g   s tat io n   f o r   ir r ig atio n   i n   a   v illa g k n o w n   a s   Z ao u ia  lo ca ted   in   t h r u r al  co m m u n e   o f   I s n ,   p r o v in ce   o f   T ar o u d an t.  T h is   s tatio n   is   co m p o s ed   o f   d ie s el  en g i n e   ( o r   b u tan e)   an d   ce n tr i f u g al  p u m p s   w h ic h   f lo w   in   v er y   lar g b asin .   O th er   s u r f ac p u m p s   allo w   th e   w ater   to   b r ed is tr ib u ted   to   t h cr o p s   t h r o u g h   d r ip   s y s te m   ( Fi g u r 1 ) .   Ou r   o b j ec tiv is   to   tr a n s f o r m   t h is   tr ad itio n al   s o lu tio n   in to   an   S P S   ( Fig u r 2 )   an d ,   th er e f o r e,   d e m o n s tr ate   its   ec o n o m ic  a n d   tech n ical  co m p etiti v e n es s   co m p ar ed   to   t r ad itio n al  s o lu tio n s   b ef o r eh an d .           Fig u r 1 .   E x is ti n g   p r o j ec ts ,   D P S   ( lef t)   an d   BPS   ( r ig h t)           Fig u r 2 .   I n s talled   s o lar   p an el s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     Th Dev elo p men t o f a n   A p p lica tio n   C o n ce ived   fo r   th e   Desig n ,   F ea s ib ilit S tu d a n d     ( B .   b o u kh r is )   715   T h p ar am eter s   tak e n   in to   ac co u n ar th f ar m er 's  w a ter   r eq u ir e m en ts   ( Q   4 0 0   m 3   d ay ) ,   T o tal   d y n a m ic  h ea d   ( TDH ) ,   est i m a t ed   at  1 0 0   m   a n d   th m eteo r o lo g ical  p ar a m eter s   o f   th s ite.       3.   T H E O R E T I CA L   E L E M E N T   T h i m p le m e n tatio n   o f   a n   S P S   m u s m ee ce r tai n   ec o n o m ic  a n d   tech n ical  cr iter ia;   th er ef o r e,   o u r   ap p licatio n   m u s m ee t t h f o ll o w i n g   r eq u ir e m e n ts :   a.   Op ti m u m   s tatio n   s ize  th at  w o u ld   en s u r r eliab le  an d   ec o n o m ical  o p er atio n   o f   th s y s t e m   an d   allo w   g o o d   ch o ice  o f   s o lar   eq u ip m e n t ( p h o to v o ltaic  m o d u les,  i n v e r ter s ,   m o to r   p u m p s   an d   ac ce s s o r ies).   b.   A   f ea s ib ili t y   s tu d y   an d   ec o n o m ic  p r o f itab ilit y   o f   t h p r o j ec t ,   s in ce   t h an al y s i s   o f   co s t s   an d   th cr ed ib ilit y   o f   an   en er g y   s y s te m   is   p r er eq u is ite  b ef o r an y   d ec is io n   to   i n v est i n   eq u ip m en t.     3 . 1 .   Sy s t em   De s ig n   T h d i m en s io n i n g   o f   S P S   [7 - 1 0 ]   b eg in s   w it h   t h co m p u tatio n   o f   t h d ail y   a v er ag h y d r au lic  en er g y   r eq u ir ed   f r o m   r elatio n   1   [ 1 1 ] ,   an d   th p o w er   in   p ea k   w a tts ,   th at  t h p h o to v o ltaic  f ield   m u s h a v b y   u s i n g   eq u atio n   2   [ 1 2 ] .                                            ( 1 )     w it h :                           [       (         ) ]     (   )                                ( 2 )     w it h :     I llu m i n an ce   i n   t h Sta n d ar d   C o n d itio n   o f   Me as u r e m e n t :          W/ m 2 T : =   25 °C   an d   air   m a s s   =   1 . 5 .       T h co u p lin g   f ac to r ,   d ef i n ed   as  th r atio   b etw ee n   th e   elec tr ical  en er g y   g en er ated   u n d er   o p er atin g   co n d itio n s   a n d   t h elec tr ical   en er g y   t h at  w o u ld   b g e n er at ed   if   t h s y s te m   w as   o p er atin g   at  t h m a x i m u m   p o w er   p o in t ,   w h ic h   is   eq u al  1   if   p er f ec m ax i m u m   p o w er   p o in t tr ac k i n g   s y s te m   is   u s ed .     T h tem p er at u r co ef f icie n o f   th ce lls   ( 0 . 0 0 4   °  C γ   0 . 0 0 5   °  C   f o r   m o n o   an d   p o ly cr y s talli n s i lico n   m o d u les,  a n d   0 . 0 0 1   ° C γ   0 . 0 0 2   ° C   f o r   am o r p h o u s   s ilic o n   m o d u le s .   T T h av er ag d ail y   te m p er at u r o f   th ce ll s .        T h p er f o r m a n ce   o f   t h m o to r   p u m p   u n it   (          ) .          I n v er ter   e f f icien c y   (          ) .       (   )   T h av er ag d ail y   ir r ad iatio n   i n cid en t o n   t h m o d u les p la n   at   th in cl in at io n   β i n   K w h   m 2   /d ay .   T h f o llo w i n g   ta s k s   w ill t h e n   b p er f o r m ed :   1.   T h lo w est ir r ad iatio n   i n   K W . h   / m 2   / d a y   o f   t h s ite  u n d er   s tu d y .   2.   T h ch o ice  o f   th p u m p   ac c o r d in g   to   Q   an d   TDH .   3.   T h ch o ice  o f   th i n v er ter   c o m p atib le  w i th   v o ltag e,   c u r r e n t a n d   p o w er .   4.   T h ch o ice  o f   th ap p r o p r ia te  p an el.   5.   Dete r m i n i n g   th to tal  n u m b er   o f   p an els,  as  w ell  as t h n u m b er   o f   m o d u le s   in   s er ies an d   in   p ar allel.     3 . 2 .   E co no m ic  Ana ly s i s   T h ec o n o m ic  an al y s is   co n s is ts   o f   ca lcu latin g   all  co s ts   th at  w il en s u r t h v iab il it y   o f   th co m p o n e n t s   o f   o u r   p u m p i n g   s y s te m   o v er   p er io d   o f   ti m e ,   r ed u ce d   to   d is co u n ted   v al u e.   T h is   m a k es  it  p o s s ib le  to   co m p ar co s ts   o n   co m m o n   b asis   w it h   o th er   o p tio n s   an d   th e n   m a k th m o s ec o n o m ical  ch o ice.   T h is   co s a n al y s i s   s h o u ld   in c l u d t h co s o f   t h in it ial  ca p ital  f u n d in g   a n d   t h p r ese n v alu o f   o p er atin g ,   m ai n ten a n ce   a n d   r ep lace m e n co s ts   o v er   th e x p ec ted   lif s p an   o f   t h p u m p i n g   s y s te m .   T h is   an al y s i s   is   ca lled   L i f C y cle  C o s t ( LC C ) .   E q u ati o n   3   g iv e s   th e x p r ess io n   o f   th o v er all  co s t [ 1 3 ] .                                                                            ( 3 )     w it h :       :   T o tal  co s o f   th s y s te m ,       C o s o f   eq u ip m en t ,   ac q u is itio n   a n d   in s tallatio n ,                      Ma in te n an ce   co s t,              Op er atin g   co s t a n d              R ep lace m en t c o s t.       H y d r au l ic  P o w er   [ K W h /d a y ]       W ater   Vo lu m [ m 3 /d a y ]          T o tal  d y n a m ic  h ea d   [ m ]         C o n s ta n t [ K g . s . h /m 2 ]   Or   g E ar th s   Gr a v it y   9 . 8 1   m/s 2   ρ W ater   Den s it y   =1 0 0 0   K g /m 3       g.  ρ /3 6 0 0   2 . 7 2 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2088 - 8708   I J E C E   Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   7 1 3 719   716                    an d                ar r ec u r r in g   a n d   r eq u ir u p d atin g   t h r o u g h o u t h l if c y cle  o f   th e   s y s te m .   I n   f ac t,   r ep lace m e n co s is   th e   s u m   o f   all  eq u ip m e n r ep lace m en c o s ts   e x p ec ted   d u r in g   t h li f o f   th e   s y s te m ,   a n d   r ep lace m e n co s ts   n o r m all y   o n l y   o cc u r   f o r   y ea r s   d eter m in e d   b y   th l if e   o f   ea c h   co m p o n en t.  Si m ilar l y ,   t h e   cu m u lat iv co s t o f   m ai n te n a n c is   th s u m   o f   all  e x p ec ted   r ep air   co s ts   o v er   th li f o f   th s y s te m .   L i f c y cle  co s an al y s is   co n s i s ts   o f   d eter m in in g   t h cu r r en t   v alu o f   all  p lan n ed   s p en d i n g   o v er   th li f c y cle  o f   th s y s te m .   T h d is co u n ted   co s ts   ar o b tain ed   b y   ap p l y in g   to   th co s ts   ap p ea r in g   in   f u t u r y ea r s   th f ac to r   " q "   o f   d is co u n ti n g   ex p r ess ed   b y   th f o llo w i n g   e x p r ess io n   [ 1 4 ] :                                     W ith         (       )             ( 4)     w it h :   q t h d is co u n f ac to r       co s t to   b u p d ated   f o r   y ea r   " n " ,     t h e x p ec ted   an n u a l a ct u al  d is co u n t   r ate   an d     th y ea r   o f   th ap p ea r an ce   o f   th co s t to   u p d ate.   T h u p d ated   p r ice  cu b ic  m eter   ( m 3 )   o f   w ater   f o r   th y ea r   'n '   c o n s id er ed   is   g i v en   b y   eq u atio n   5   b elo w   [ 1 5 ] :                                                                                                                  ( 5 )       4.   G E NE R AL   AR CH I T E C T U RE   O F   PV DESIGN   T h g lo b al  ar ch itect u r o f   t h ap p licatio n   d ev elo p ed   w it h   t h C# lan g u ag e   is   v is ib le  i n   Fi g u r 3 .   O u r   s tu d y   is   li m ited   to   th a n al y s i s   o f   th S P S s .   T h is   s o f t w ar ca n   b b r o k en   d o w n   i n to   f o u r   m ain   p ar ts .           Fig u r 3 .   A r ch itectu r o f   t h d ev elo p ed   ap p licatio n   ( PV DESIG N )       1 .   Data b ases T h ap p licatio n   o f f er s   a   w id r an g o f   c h o ices  i n   t h ese   d if f er en d at ab ases   f o r   m an u f ac t u r er s ,   in v er ter s ,   r eg u lato r s ,   p u m p s ,   p h o to v o ltaic  m o d u les  an d   b atter ies.  Me teo r o lo g ical  d ata  ca n   b e   i m p o r ted   f r o m   ( P V GI S P h o to v o ltaic   Geo g r ap h ical  I n f o r m at io n   S y s te m )   [ 1 6 ] ,   METE ON O R M   [ 1 7 ]   o r   N A S A - S S E d a t a   [ 1 8 ] )   o r   m an u all y   e n t er ed .   T h ese  d ata  ar d is p lay ed   as tab les o r   ch ar ts .   2 .   Sizin g   o f   S P S s T h is   p ar o f   t h s o f t w ar r eq u ir es  th i n tr o d u ctio n   o f   ce r tain   q u an tit ies,  p ar ticu lar l y   t h f lo w   o f   w ater   to   b p u m p ed   p er   d ay   Q   (m 3   d )   an d   TDH   ( m ) .   T h ese  p ar a m eter s   m ak e   it  p o s s ib le  to   d eter m in t h p o w er   an d   elec tr ical  en er g y   o f   t h e   m o to r - p u m p   u n i t.  T h d aily   r u n n i n g   ti m o f   t h s o lar   p u m p   an d   th o v er all  ir r ad iatio n   in   th lo ca s ite  w o u l d   m a k it  p o s s ib le to   d eter m in th p ea k   p o w er   o f   th p h o to v o ltaic  n et w o r k .   T h is   allo w s   u s   to   c h o o s th t y p o f   PV   p an el  an d   t h t y p o f   s o lar   p u m p   t h at   w o u ld   g i v u s   th o p ti m u m   co n f ig u r atio n .   3 .   Di m en s io n i n g   o f   t h p h o to v o ltaic  s y s te m s   co n n ec ted   to   t h g lo b al  n et w o r k   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   T h is   s y s te m   is   n o d ea lt  w it h   in   th is   p ap er .   I c o n s is ts   es s en tiall y   o f   p h o to v o ltaic  p an els  an d   an   i n v er ter   ca p ab le  o f   en s u r in g   an   o p ti m al  co n n ec tio n   to   th p u b lic  g r id   an d   i m p r o v in g   t h q u alit y   o f   th elec tr ic al  p o w er   g e n er ated     S i t e   se l e c t i o n     E x p r e ss i o n   o f   n e e d s     C a l c u l a t i o n   o f   p o w e r   a n d   p e r f o r m a n c e   o f   c o m p o n e n t s     C h o i c e   o f   c o m p o n e n t ( i n v e r t e r - p u m p - m o d u l e p v . . . )     E v a l u a t i o n   o f   c o st s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     Th Dev elo p men t o f a n   A p p lica tio n   C o n ce ived   fo r   th e   Desig n ,   F ea s ib ilit S tu d a n d     ( B .   b o u kh r is )   717   an d   in j ec ted .   T h is   s y s te m   is   i n ten d ed   to   m ee th en er g y   n ee d s   o f   th p r o d u ce r   an d   in j ec t h s u r p l u s   in to   th p u b lic  g r id .   I n   r etu r n ,   w h en   p h o to v o ltaic  p r o d u ctio n   is   in s u f f icien t,  t h g r id   f i lls   t h en er g y   d ef icit [ 2 1 ]   4 .   Di m e n s io n i n g   o f   au to n o m o u s   ( o r   is o lated )   p h o to v o ltaic   s y s te m s   [ 2 2 ] .   T h is   p ar i s   al s o   b ey o n d   t h s co p o f   o u r   s t u d y .   T h i s   s y s te m   i s   n o t c o n n ec ted   to   th d i s tr ib u tio n   p o w er   n e t w o r k .   I t c o n s is t s   o f   s o lar   p an els,   ch ar g r eg u lato r ,   b atter ies an d   an   in v er ter .       5.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h aim   o f   t h is   p r o j ec is   t w o f o ld .   On   th o n h an d ,   it  s e ek s   to   s atis f y   t h w ater   r eq u ir e m e n ts   o f   o u r   f ar m   ( Q   4 0 0   m 3   /d a y )   f o r   t h esti m ated   to tal  d y n a m ic  h ea d   ( TDH )   o f   1 0 0   m   an d   tak i n g   i n to   ac co u n th e   m eteo r o lo g ical  d ata  o f   t h s tu d y   s ite.   O n   t h o th er   h a n d ,   it a i m s   a t c ar r y i n g   o u t a   co m p ar at iv ec o n o m ic  s tu d y   o f   o u r   S P S   w it h   th tr ad itio n al  s y s te m s   BPS   an d   DP S .   T h PV DESIGN   a p p licatio n   h a s   b ee n   d ev elo p ed   t o   ac h iev t h f o llo w in g   r es u lts :       5 . 1 .   Desig n   Fig u r 4   s h o w s   t h PV DESIGN   h o m s cr ee n ,   w h er ea s   Fi g u r 5   s h o w s   th s cr ee n   f o r   s elec ti n g   t h s ite,   as  w ell  a s   t h i n tr o d u ctio n   o f   th p ar a m eter s   o f   o u r   p u m p i n g   s y s te m .   T h d esire d   p er f o r m an ce s   ar v is ib le  to   th le f o f   th i m a g e,   I n c lu d i n g   t h d ail y   f lo w   r ate  ( 4 0 0   m 3   / d ay )   a n d   th to tal  h ea d   ( TD H   1 0 0   m ) .   Fro m   th d atab ases ,   th s o f t w ar ex p o s es  to   th e   r ig h o f   t h is   i m a g t h av er a g d ail y   a n d   m o n th l y   ir r ad iatio n s   o f   th e   ch o s en   s ite.   Fig u r 6 ,   s h o w s   th r esu lts   p r o p o s ed   b y   o u r   s o f t w ar w it h   o u r   ch o ices  o f   i m p o s ed   m ater ial.   I n d ee d ,   ch o o s in g   t h m a n u f ac t u r er   L OR E NT Z PV DESI GN   o f f er s   u s   r an g o f   s o lu tio n s   f o r   th co n tr o ller   an d   th m o to r   p u m p .   I n   th is   ca s P Sk 2 - 4 0   C - SJ 4 2 - 19  - D   w as  c h o s e n .   I n   th s a m w a y ,   th s o lar   p an els  ch o s e n   ar o f   th t y p L C   2 5 0 - P6   o f   L O R E NT Z PV DESI GN   o f f er s   1 5 2   p an els,  1 9   in   s er ies an d   8   in   p ar all el.              Fig u r 4 .   PV DESIGN   Ho m Scr ee n             Fig u r 5 .   Sit s elec tio n   a n d   p er f o r m an ce   o f   th p u m p i n g   s y s te m   in   PV DESIGN       Fig u r 6 .   Di m e n s io n in g   o f   t h e   p u m p in g   s y s te m   b y   PV DESIGN   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2088 - 8708   I J E C E   Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   7 1 3 719   718   5 . 2 .   E co no m ic  Ana ly s i s   E q u atio n   3   is   u s ed   to   ca lcu lat th co s o f   th L LC   li f c y c le,   w h ile  eq u atio n   4   is   u s ed   t o   ca lcu late  th d is co u n ted   co s ts   f o r   ea ch   y ea r   o f   th lif et i m co n s id er ed   in   o u r   s tu d y .   E q u atio n   5   g iv es  th u p d ated   p r ice   cu b ic  m eter   ( m 3 )   o f   w ater   f o r   ea ch   y ea r .   Ta b le  1   lis ts   t h v a lu e s   o f   t h p ar a m eter s   o b s er v ed   in   o u r   ca lcu la tio n s   W h ile  T ab le  2   g iv e s   t h in v e s t m e n t v al u es  f o r   ea ch   co m p o n en t o f   o u r   s tat io n s   w i th   t h eir   esti m ated   li f eti m es.       T ab le  1 .   P ar am eter s   co n s id er ed   in   ec o n o m ic  s tu d y   D i e se l   P r i c e   ( MA D / l i t e r )   B u t a n e   P r i c e   ( MA D / c o n t a i n e r )   C o n s u mp t i o n   i n   ( l i t e r / h o u r )   o r   i n     ( c o n t a i n e / h o u r )   En e r g y   ( K w h / d a y )   F l o w   R a t e ( m 3 ) / d a y )   9   40   D i e se l     10   2 1 0   4 0 0   B u t a n e     1       T ab le  2 .   I n itial in v e s t m en t s   an d   lif eti m es o f   BPS DP S   an d   S P S   eq u ip m e n t.   D PS / BPS   S P S   Eq u i p e me n t   I n v e st me n t     ( MA D   L i f e t i me     ( Y e a r )   Eq u i p me n t   I n v e st me n t     ( MA D   L i f e t i me     ( Y e a r )   G e n e r a t o r   1 2 0 , 0 0 0 , 0 0 / 5 0 , 0 0 0 , 0 0   5   P V   p a n e l s   2 8 1 2 0 0 , 0 0   20   M o t o r p u mp   6 0 0 0 0 , 0 0   7   I n v e r t e r   6 0 0 0 0 , 0 0   7   D r i l l i n g   8 0 0 0 0 , 0 0   20   M o t o r p u mp   6 0 0 0 0 , 0 0   7   T a n k   7 0 0 0 0 , 0 0   20   D r i l l i n g   8 0 0 0 0 , 0 0   20   A c c e sso r i e s   8 0 0 0 , 0 0   20   T a n k   1 0 0 0 0 0 , 0 0   20   G .   I n v e st me n t     2 1 8 0 0 0 , 0 0     A c c e sso r i e s   3 0 0 0 0 , 0 0   20   mai n t e n a n c e   2%   4 3 6 0   G .   I n v e st me n t     6 1 1 2 0 0 , 0 0           mai n t e n a n c e   0 , 2 5 %   1 5 2 8 , 0 0       Fig u r 7   s h o w s   s cr ee n s h o o f   t h PV D ESIGN   ap p licatio n ,   in d icat in g   t h r es u lt s   o b tain ed   b y   co m p ar i n g   o u r   s t u d ied   s y s te m s   n a m el y   BPS DP S   an d   S P S .   T h ese  r esu lts   s h o w   t h at  t h p h o to v o ltaic  s y s te m   h as  h i g h   p r ice  at  th b eg in n i n g   co m p ar ed   to   o th er   s y s te m s .   Ho w ev er ,   it  r ec o v er s   v er y   q u i ck l y   i n   les s   t h a n   2   y ea r s   co m p ar ed   to   th DP S   s y s te m ,   an d   af ter   5   y ea r s ,   th p r ice  o f   th m 3   o f   th S P S   s y s te m   b ec o m e s   m u ch   lo w er   t h an   t h at  o f   t h BPS   s y s te m .   T h is   ec o n o m ic  s tu d y   s h o w s   th at  th p h o to v o ltaic  s y s te m   is   t h b est  s o lu tio n   f o r   o u r   p u m p i n g   s y s te m .   L et   alo n e,   t h cla s s ic  ad v an ta g es  o f   s o lar   co m p ar e d   to   th o th er   t w o   tech n iq u es,   n a m el y :   r esp ec o f   t h e n v ir o n m en t,   b etter   r e liab ilit y ,   r ep air ,   li m i ted   m ain t en an ce   an d   lack   o f   f u e l.           Fig u r 7 .   C o s ts   co m p ar is o n   o f   m 3   o f   w ater   p u m p ed   b y   BPS DP S   an d   S P S   d e p en d in g   o n   t h n u m b er   o f   y ea r s   o f   o p er atio n .       6.   CO NCLU SI O N   T h d ev elo p m e n o f   co m p u t er   ap p licatio n   f o r   s o lar   p u m p i n g   is   co n s id er ed   p ar o f   o p ti m izatio n   b y   ad o p tin g   t h b est  tec h n o - ec o n o m ic  s o lu tio n s .   T h i s   to o al lo w s   u s   to   a n al y ze   th e x p e cted   s o lu tio n s   w i th   p r ec is io n   an d   to   ev alu a te  th e   r esu lts ,   p r io r   to   an y   m a ter ia l   co m m it m e n t.  T h d ev elo p ed   s o f t w ar m a k es  it   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     Th Dev elo p men t o f a n   A p p lica tio n   C o n ce ived   fo r   th e   Desig n ,   F ea s ib ilit S tu d a n d     ( B .   b o u kh r is )   719   p o s s ib le  to   p r ed ict  th p er f o r m an ce   o f   th s y s te m   a n d   to   ev alu ate  all  t h p o s s ib le  co s ts ,   f o r   d if f er en p r o b ab le   ca s es,  b y   v ar y i n g   t h p ar a m et er s   th at  h a v s i g n if ican i m p ac o n   th o p er atio n   o f   th p r o j ec t.  T h d ev elo p e d   s o f t w ar also   o f f er s   co m p ar ativ ec o n o m ic  s t u d ies  o f   s ev er al  p u m p i n g   s y s te m   tec h n iq u es,  t h er ef o r p r o v id in g   r eliab le  ec o n o m ic  i n d icato r s .   T h ese  s h o u ld   b th b asis   o n   w h ich   v ar io u s   c h o ic es  h a v to   b m ad e.   Fo llo w i n g   t h f i n d i n g s ,   w ca n   s a y   t h at  s o lar   p u m p in g   is   m o r ec o n o m ical  i n   co m p ar is o n   w it h   b u ta n p u m p i n g ,   ev e n   t h o u g h   it  i s   s u b s id ized   b y   t h Mo r o cc an   s t ate,   an d   th at  d iesel  is   lar g el y   ex ce ed ed   to d ay   b y   S P S   an d   BPS .       RE F E R E NC E S   [1 ]   ADER EE   Ag e n c e   N a ti o n a le  p o u le  v e lo p p e m e n d e Én e rg i e Re n o u v e lab les   e d e   l’E ff ica c it é   Én e rg é ti q u e   M a ro c .   [ On li n e ] .   A v a il a b le:  h tt p : / /www . a d e re e . m a /i n d e x . p h p /f r/.   [2 ]   P . E.   Ca m p a n a ,   A .   Olss o n ,   H.  L i,   a n d   J.  Ya n ,   A n   e c o n o m ic  a n a l y sis  o f   p h o to v o lt a ic  w a ter  p u m p in g   irri g a ti o n   s y ste m s” ,   In t.   J .   Gr e e n   E n e rg y ,   v o l.   1 3 ,   n o .   8 ,   p p .   8 3 1 8 3 9 ,   2 0 1 6 .   [3 ]   T .   M a ,   H.  Y a n g ,   L .   L u ,   a n d   J.  P e n g ,   P u m p e d   sto ra g e - b a se d   sta n d a lo n e   p h o to v o lt a ic  p o w e g e n e ra ti o n   sy ste m M o d e li n g   a n d   tec h n o - e c o n o m ic o p ti m iza ti o n ,   Ap p l.   En e rg y ,   v o l .   1 3 7 ,   n o .   Ja n u a ry ,   p p .   6 4 9 6 5 9 ,   2 0 1 5 .   [4 ]   B.   M e h im m e d e tsi  a n d   R .   C h e n n i,   F ield   Orie n ted   Co n tr o o f   P M S M   S u p p li e d   b y   P h o to v o lt a ic  S o u rc e In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ),   v o l.   6 ,   n o   3 ,   p p .   1 2 3 3 - 1 2 4 7 ,   2 0 1 6 .   [5 ]   M .   A b u - A li g a h ,   De sig n   o f   p h o t o v o lt a ic  w a ter  p u m p in g   s y ste m   a n d   c o m p a re   it   w it h   d ies e p o w e re d   p u m p ,   J o rd a n   J o u rn a o M e c h a n ic a a n d   In d u st ria E n g i n e e rin g . ,   v o l.   5 ,   n o .   3 ,   p p .   2 7 3 2 8 0 ,   2 0 1 1 .   [6 ]   M .   Ch ik h ,   A .   M a h ra n e ,   a n d   F .   B o u a c h ri,   P V S S T   1 . 0   siz in g   a n d   si m u latio n   to o f o P V   sy ste m s ,   En e rg y   Pro c e d ia v o l.   6 ,   p p .   7 5 8 4 ,   2 0 1 1 .   [7 ]   A .   Ha d A ra b ,   A .   G h a rb i,   a n d   M .   Be n g h a n e m ,   Di m e n sio n n e m e n d e   S y stè m e d e   P o m p a g e   P h o t o v o lt a ïq u e ,   Rev .   d e s E n e rg ies   Ren o u v e la b les ,   v o l.   8 ,   p p .   1 9 2 6 ,   2 0 0 5 .   [8 ]   S . M . KY .   T h ierry ,   S y stè m e   P h o t o v o lt a ïq u e  :  Dim e n sio n n e m e n p o u p o m p a g e   d ’e a u ,   p o u u n e   i rrig a ti o n   g o u tt e - à - g o u tt e ,   M é m o ire  d e   DE A ,   Un i v e rsité  D e   Ou a g a d o u g o u ,   U n it e   De   F o r m a ti o n   Et   De   Re c h e rc h e   En   S c ien c e Ex a c tes   Et   A p p li q u e e s (Uf r - S e a ),   2 0 0 7 .   [9 ]   D.  Re k io u a   a n d   E.   M a tag n e ,   Op t im iz a ti o n   o f   p h o t o v o lt a ic  p o w e s y ste m s:  M o d e li z a ti o n S imu l a ti o n   a n d   C o n tr o l v o l.   1 0 2 .   S p r in g e r - V e rlag   L o n d o n ,   2 0 1 2 .   [1 0 ]   M . L .   L o u a z e n e ,   Et u d e   tec h n o - é c o n o m iq u e   d u n   sy stè m e   d e   p o m p a g e   p h o to v o lt a ï q u e   su r   le  si te  d e   Ou a rg la ,   M é m o ire d e   M a g ister,  Un iv e rsite  El   Ha d L a k h d a -   Ba tn a ,   p a rte m e n d ’El e c tro tec h n iq u e ,   2 0 0 8 .   [1 1 ]   Je ff   K e n n a   e Bil G il lett,   S o lar  w a t e p u m p in g .   Ru ss e ll   P re ss   L td . ,   Be rtran d   R u ss e ll   Ho u se ,   1 9 8 5 .   [1 2 ]   Z.   G las n o v ic  a n d   J.  M a rg e ta,  A   m o d e f o o p ti m a siz in g   o f   p h o to v o lt a ic  irri g a ti o n   w a ter  p u m p in g   s y ste m s” ,   S o l.   En e rg y ,   v o l.   8 1 ,   n o .   7 ,   p p .   9 0 4 9 1 6 ,   2 0 0 7 .   [1 3 ]   H.  b e rli n ,   P h o to v o lt a ics S y ste m   De sig n   a n d   P ra c ti c e ,   Jo h n   W il e y   &   S o n s L td ,   U n it e d   Ki n g d o m ,   2 0 1 2 .   [1 4 ]   A . A .   G h o n e im ,   De sig n   o p ti m iza ti o n   o f   p h o t o v o lt a ic  p o w e re d   wa ter  p u m p in g   s y ste m s” ,   En e rg y   Co n v e rs .   M a n a g . ,   v o l .   4 7 ,   n o .   1 1 1 2 ,   p p .   1 4 4 9 1 4 6 3 ,   2 0 0 6 .   [1 5 ]   D.  A b b e s,  A .   M a rti n e z ,   G .   Ch a m p e n o is,   a n d   J.  P .   G o b e rt,   Et u d e   d ’u n   sy stè m e   h y b rid e   é o li e n   p h o t o v o lt a ïq u e   a v e c   sto c k a g e .   Di m e n sio n n e m e n e a n a ly s e   d u   c y c le  d e   v ie ,   Eu r.  J .   El e c tr.   En g . ,   v o l.   1 5 ,   n o .   6 ,   p p .   6 5 9 6 7 8 ,   D e c .   2 0 1 2 .   [1 6 ]   P h o t o v o lt a ic G e o g ra p h ica In f o rm a ti o n   S y ste m   (P V G IS )” ,   [ On li n e ] .   A v a il a b le:  h tt p :/ /re.j rc . e c . e u ro p a . e u /p v g is/.   [1 7 ]   M e teo n o rm Irra d iatio n   d a ta f o e v e r y   p lac e   o n   Eart h ,   A v a il a b le:  h tt p : // ww w . m e teo n o rm . c o m /en /d o w n lo a d s.   [1 8 ]   S u rf a c e   m e teo ro lo g y   a n d   S o lar  En e rg y N A S A - S S E” ,   [ On li n e ].   Av a il a b le:  h tt p s:// e o sw e b . larc . n a sa . g o v /sse /.   [1 9 ]   A .   Bo u c e tt a   a n d   D.  Lab e d ,   Co n tro o f   p o w e a n d   v o lt a g e   o f   s o lar  g rid   c o n n e c ted ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   El e c trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o   1 ,   p p .   2 6 - 33 ,   2 0 1 6 .   [2 0 ]   G .   V a rsh n e y ,   D.S .   Ch a u h a n   a n d   M . P .   Da v e ,   Ev a lu a ti o n   o f   P o w e Qu a li ty   Iss u e s   in   g rid   Co n n e c ted   P V   S y ste m s ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ),   v o l.   6 ,   n o   4 ,   p p .   1 4 1 2 - 1 4 2 0 ,   2 0 1 6 .   [2 1 ]   S .   Ra h m a n ,   A .   Ha si m a h ,   Us e   o f   P h o to v o lt a ics   i n   M icr o g rid   a En e rg y   S o u rc e   a n d   Co n tro l   M e th o d   Us i n g   M AT LAB/S IM UL INK ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o El e c trica a n d   C o mp u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o   2 ,   p p .   851 - 8 5 8 ,   2 0 1 6 .   [2 2 ]   V . M .   Jy o th i,   T . V.  M u n i,   S V NL   L a li th a ,   A n   Op ti m a En e rg y   M a n a g e m e n S y ste m   f o P V /Bat ter y   S tan d a lo n e   S y st e m ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co m p u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o   6 ,   p p .   2 5 3 8 - 2 5 4 4 ,   2 0 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.