انظمة الري بالطاقة الشمسية في الزراعة الحديثة

في ظل التحديات المتزايدة التي يواجهها القطاع الزراعي، خاصة تلك التحديات المتعلقة بندرة المياه وارتفاع تكاليف الطاقة التقليدية، برزت انظمة الري بالطاقة الشمسية كحل مستدام وفعال لدعم المزارعين وتحقيق الأمن الغذائي. تعتمد هذه الأنظمة على استغلال الطاقة الشمسية النظيفة لضخ المياه ونقلها إلى الحقول، مما يقلل الاعتماد على مصادر الطاقة الأحفورية المكلفة والملوثة للبيئة. في هذا المقال نستعرض مكونات نظام الري بالطاقة الشمسية، وأهم فوائد استخدام الطاقة الشمسية في الري، وخطوات تحديد نظام الري بالطاقة الشمسية. 

مكونات نظام الري بالطاقة الشمسية 

يتكون نظام الري بالطاقة الشمسية من مجموعة من المكونات هذه المكونات هي:

• الواح الطاقة الشمسية (Solar Panels)

تقوم هذه الألواح بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية، هذه الطاقة الكهربائية تستخدم في نظام الضخ والري.

• مضخة المياه (Solar Water Pump)

هي مضخة تعمل بالطاقة الكهربائية الناتجة عن الألواح الشمسية، قد تكون هذه المضخة سطحية أو غاطسة، حسب مصدر المياه بئر أو خزان أو نهر.

• منظم الشحن (Charge Controller) 

يتحكم هذا المنظم في تدفق الكهرباء إلى البطاريات لمنع الشحن الزائد أو التفريغ العميق؛ بالتالي فهذا الجزء مرتبط بوجود البطارية وفي حال عدم وجودها لا يتم استخدامه، يستخدم هذا الجزء أيضًا ليحسن عمر البطاريات وكفاءة النظام.

• البطاريات (Batteries)

استخدام البطاريات في النظام اختياري، حيث تستخدم لتخزين الطاقة الشمسية للاستخدام عند ضعف أشعة الشمس أو خلال الليل؛ بالتالي هي ليست ضرورية في الأنظمة التي تعمل نهارًا فقط.

• العاكس الشمسي لانظمة الري (Inverter) 

يحول التيار الكهربائي المستمر (DC) القادم من الألواح أو البطاريات إلى تيار متردد (AC) يناسب المضخات التقليدية.

• هياكل التثبيت (Mounting Structures)

تُستخدم لتركيب الألواح الشمسية وتوجيهها بزوايا مناسبة للحصول على أفضل تعرض لأشعة الشمس.

• أنابيب ومواسير الري (Pipes and Irrigation System)

المراد بها شبكة التوصيل بين مصدر المياه والحقول.

• حساسات وتحكم ذكي (اختياري)

بعض الأنظمة الحديثة تتضمن حساسات رطوبة التربة وأنظمة تحكم ذكية لضبط السقي والري بالطاقة الشمسية تلقائيًا حسب الحاجة.

مضخات المياه بالطاقة الشمسية 

هي مضخات خاصة تعمل باستخدام الكهرباء التي يتم توليدها من خلال الألواح الشمسية، وهي أحد مكونات 

انظمة الري بالطاقة الشمسية، تُستخدم هذه المضخات لضخ المياه من الآبار أو الأنهار أو الخزانات بغرض الري أو الشرب، دون الحاجة إلى مصادر كهرباء تقليدية أو وقود. توجد العديد من أنواع مضخات المياه بالطاقة الشمسية تشمل هذه الأنواع ما يلي:

• مضخات غاطسة (Submersible Solar Pumps): تركب تحت سطح الماء داخل البئر أو الخزان العميق، وهي مثالية لرفع المياه من أعماق كبيرة.
• مضخات سطحية (Surface Solar Pumps): تركب فوق الأرض وتستخدم لسحب المياه من أعماق قليلة، وهي مناسبة للأنهار الضحلة أو البرك أو الخزانات القريبة من السطح.
• مضخات متعددة المراحل (Multistage Pumps): مصممة لتوفير ضغط عالي عند الحاجة إلى ضخ المياه لمسافات طويلة أو إلى ارتفاعات عالية. تستخدم عندما تكون المسافة الأفقية أو الرأسية لضخ المياه كبيرة.
• مضخات الطرد المركزي (Centrifugal Solar Pumps): تعمل هذه المضخات على دفع المياه بقوة عن طريق استخدام قوة الطرد المركزي الناتجة عن دوران المروحة الموجودة داخل المضخة. وهي مناسبة للري بالرش أو لري الحقول الكبيرة.

اقرا ايضا عن استخدام الطاقة الشمسية في الري

خطوات تحديد نظام ري بالطاقة الشمسية 

نظرًا لتواجد العديد من أنظمة الطاقة الشمسية التي يمكن أن يختار من بينها العميل، يوضح لنا الخبراء في كايرو سولار بعض الخطوات التي يمكنها مساعدة العميل على اختيار النظام المناسب معه تشمل هذه الخطوات ما يلي:

1. تحديد احتياجات المياه اليومية: حيث يتم تحديد الاحتياجات عن طريق حساب كمية المياه المطلوبة للري يوميًا بالمتر المكعب أو باللتر وحساب كمية المياة هذه تعتمد على: نوع المحاصيل، مساحة الأرض، وطبيعة التربة.

2. تحديد مصدر المياه: هل المياه من بئر؟ نهر؟ خزان أرضي؟ لأن تحديد العمق يساعد في اختيار النظام بدقة.

 3. اختيار نوع المضخة المناسبة: هذه النقطة تشمل عاملان نوع المضخة وسعتها حيث توجد مضخة سطحية تستخدم مع عمق أقل من 10 أمتار، ومضخة غاطسة وهي الخيار الأنسب إذا كان العمق أكبر من 10 أمتار، واختيار سعة المضخة والمراد بها: معدل التدفق باللتر/الساعة والضغط المطلوب.

4. حساب الطاقة اللازمة لتشغيل المضخة: حيث يمكن حسابها بواسطة هذه المعادلة البسيطة (حساب الطاقة الكلية اليومية اللازمة = قدرة المضخة × ساعات التشغيل اليومية).

5. تحديد عدد الألواح الشمسية: ويتم ذلك من خلال:

1. حساب إجمالي الطاقة المطلوبة يوميًا.
2. تقسيم هذه الطاقة على عدد ساعات الإشعاع الشمسي الفعلي في منطقتك.
3. اختيار عدد الألواح بحيث توفر هذه الطاقة مع هامش أمان.

6. تحديد ما إذا كان العميل بحاجة إلى بطاريات: إذا كان النظام يعمل فقط أثناء النهار لا يكون هنا للبطاريات أي أهمية أو استخدام والعكس إذا كان الري مطلوبًا ليلًا أو في ظروف غائمة يجب إضافة بطاريات للتخزين.

7. اختيار العاكس (الإنفرتر): إذا كانت المضخة تعمل بالتيار المتردد (AC)، في هذه الحالة سيحتاج العميل إلى عاكس شمسي يحول التيار من DC إلى AC.

8. تصميم شبكة الري: عن طريق اختيار طريقة الري المناسبة، ومن ثم  تصميم الأنابيب والمحابس بما يتناسب مع الضغط ومعدل تدفق المياه.

9. دراسة موقع التركيب: اختيار أفضل مكان لتركيب الألواح الشمسية بحيث تحصل على أشعة الشمس المباشرة لأطول فترة ممكنة يوميًا بدون ظل.

10. التحقق من الميزانية: عن طريق مقارنة العروض المقدمة من الشركات المختلفة وحساب تكاليف المكونات واختيار التكلفة التي تتماشى مع الميزانية.

فوائد استخدام نظام الري بالطاقة الشمسية 

توجد العديد من المميزات التي يمكن الحصول عليها عند استخدام الطاقة الشمسية في الزراعة والري من هذه الفوائد ما يلي: 

• توفير الطاقة وتقليل التكاليف: تعتمد انظمة الري بالطاقة الشمسية على طاقة الشمس المجانية، مما يقلل من تكاليف الكهرباء أو الوقود المستخدمة في تشغيل مضخات الري التقليدية.
• الاستدامة وحماية البيئة: الطاقة الشمسية نظيفة ومتجددة، وتقلل من انبعاثات الكربون وتلوث الهواء مقارنة بأنظمة الري بالديزل أو الكهرباء التقليدية.
• الاعتماد على الذات: تتيح انظمة الري بالطاقة الشمسية للمزارعين في المناطق الريفية تشغيل أنظمة الري دون الحاجة إلى ربطهم بشبكة كهرباء أو شراء وقود بانتظام.
• انخفاض تكاليف الصيانة: أنظمة الطاقة الشمسية الحديثة تحتاج إلى صيانة أقل مقارنة بالمولدات التقليدية، مما يوفر وقتًا وجهدًا وأموالاً إضافية.
• تشغيل تلقائي ومرن: يمكن ربط النظام بمؤقتات أو مستشعرات للرطوبة، مما يسمح بالتحكم الأوتوماتيكي بعملية الري حسب الحاجة الفعلية للنباتات.
• تحسين كفاءة الري: باستخدام مضخات الطاقة الشمسية، يمكن تحسين توزيع المياه وتقليل الهدر مما ينعكس على زيادة إنتاجية المحاصيل.

انظمة الري بالطاقة الشمسية

توجد العديد من الأنواع من انظمة الري بالطاقة الشمسية من أشهر هذه الأنواع ما يلي:

• نظام الري بالتنقيط بالطاقة الشمسية

يستخدم هذا النظام لضخ الماء ببطء ولتوصيل الماء إلى جذور النباتات عبر أنابيب بها نقاط تصريف. يتميز هذا النظام بما يلي: قلة كمية الماء المستخدمة فيه، وهو مثالي للأراضي الزراعية الصغيرة والمتوسطة.

• نظام الري بالرش بالطاقة الشمسية

هنا يستخدم المزارع مضخات لتشغيل رشاشات توزع الماء على شكل رذاذ فوق المزروعات. وهذا النظام له العديد من المميزات مثل: أنه مناسب للمحاصيل الواسعة والمراعي، كما أنه يستهلك ماء أكثر من التنقيط.

• نظام الري السطحي بالطاقة الشمسية

يتم ضخ المياه إلى قنوات مفتوحة تسقي الأرض مباشرة، ويتميز هذا النظام ببساطته وقلة تكلفته.

• نظام الري بالضباب بالطاقة الشمسية (مناسب للبيوت المحمية)

يستخدم مضخات دقيقة لرش ضباب مائي لترطيب الهواء والنباتات، هو مثالي للبيوت الزراعية الحديثة، ويحافظ على مناخ مناسب للنباتات الحساسة.

في الختام انظمة الري بالطاقة الشمسية هي أنظمة حديثة تسهل على المزارعين عملية الزراعة حيث تعمل هذه الأنظمة على استخدام الطاقة الشمسية، هذه الطاقة التي يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية تستخدم في الري. لكل العملاء الراغبين في الحصول على انظمة ري فعالة بالطاقة الشمسية ويرغبون في معرفة تفاصيل أكثر عن هذا الموضوع التواصل معنا في كايرو سولارCairo solar  عبر أي من الأرقام التالية (‎+201014663000) أو (‎+201014664000). 

قد يهمك اسعار الطاقة الشمسية في مصر