مضخات المياه بالطاقة الشمسية

المصدر: solarmagazine

تستخدم المضخات الميكانيكية كثيرًا في الوقت الحاضر. وهي شائعة في ضخ المياه من الآبار وتصفية الأحواض المائية وتصفية الأحواض وتهويتها. عندما يتعلق الأمر بمضخات المياه ، فإن الاستخدام الرئيسي لهذا الجهاز هو تبادل السوائل مثل الماء.

من الزراعة إلى صناعة الطاقة ، توجد المضخات في مجموعة واسعة من التطبيقات. يعتمد مبدأ العمل الرئيسي لمضخة المياه بشكل أساسي على مبدأ الإزاحة الإيجابية والطاقة الحركية التي تساعد في دفع الماء.

تعد مضخات المياه بالطاقة الشمسية مفهومًا جديدًا نسبيًا في الميكانيكا. يُنظر إلى نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية بشكل شائع في الاستخدامات السكنية والتجارية ، وكذلك لري الأراضي الزراعية.من خلال الألواح الشمسية، يمكن للمضخة أن تقضي على تكلفة الطاقة وتوفر خيارًا أكثر جدوى يستخدم الطاقة من الشمس (وليس آليات حرق الوقود) لضخ المياه.

إدخال الري بالطاقة الشمسية للمناطق الفقيرة والنائية

في الأوقات التي يكون فيها العالم بأسرهالتحول إلى الطاقة الشمسية، فإن استخدام طاقة الشمس في أنظمة ضخ المياه يمكن أن يساعد بشكل كبير ويسرع من تنمية الزراعة في البلدان الأفريقية والعديد من المناطق النائية الفقيرة الأخرى. يُعرف هذا المفهوم باسم الري الذي يعمل بالطاقة الشمسية ويستخدم في العديد من المناطق في الوقت الحاضر.

الحقيقة هي أن الطاقة الشمسية قد تكون أسهل طريقة للمزارعين لإنتاج الطاقة ، خاصةً لأولئك الذين يعيشون خارج شبكات الكهرباء مع وجود بنية تحتية ضعيفة حول منازلهم. لذلك ، أصبح استخدام مضخات المياه بالطاقة الشمسية في الزراعة شائعًا بشكل متزايد. يمثل مفهوم الري الشمسي دائرة فاضلة - عندما تشرق الشمس فإنها تغذي نظام الري وتغذي المحاصيل التي تعتمد على المياه في الطقس المشمس. لذلك ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة في الوقت الذي تشتد فيه الحاجة إليها.

الري بالطاقة الشمسية هو مفهوم يعمل من خلال مضخات المياه الشمسية. أدناه ، نحن نصفهم بالتفصيل.

ما هي طلمبة المياه بالطاقة الشمسية وما هي اشهر انواعها

كما ناقشنا من قبل ، تقدم المضخات الشمسية بديلاً نظيفًا وبسيطًا وموفرًا للطاقة لمجموعات المضخات التقليدية التي تعمل بالكهرباء والوقود. إنها جزء من نهج صديق للبيئة في الزراعة ويمكن استخدامها لاستغلال كل منطقة ، سواء كانت متقدمة أو فقيرة.

نظرًا لإمكانياتها الهائلة للاستخدام الإنتاجي والإنتاجية الزراعية ، تعمل مضخات المياه بالطاقة الشمسية الآن على تشغيل المزيد والمزيد من المشاريع الزراعية. مع العلم أنيعتمد 40٪ من سكان العالم على الزراعة كمصدر رئيسي للدخل ، ولا يزال الوصول إلى المياه يمثل صراعًا مستمرًا لكثير من الناس.هذا هو ما تهدف الطاقة الشمسية إلى تغييره وتقديم مستقبل فعال من حيث التكلفة لحوالي 500 مليون مزارع صغير الحجم في جميع أنحاء العالم.

تشمل المكونات الرئيسية في نظام الضخ الشمسي مجموعة كهروضوئية (PV) ومضخة كهربائية. من ناحية أخرى ، يتم تصنيف أنظمة ضخ المياه بالطاقة الشمسية على أنها إما أنظمة تيار مباشر (DC) أو أنظمة تيار متردد (AC) بناءً على قدرة محركها. في الآونة الأخيرة ، تم أيضًا تقديم مفهوم محركات DC (BLDC) بدون فرش لتطبيقات ضخ المياه بالطاقة الشمسية.

تصنيف وأنواع المضخات الشمسية

عندما يتعلق الأمر بأنظمة الضخ بالطاقة الشمسية القائمة بذاتها ، فإن الأساستشمل الأنواعمضخات الإزاحة الدورية والإيجابية. مضخات الطرد المركزي هي الاختيار الشائع للدوران وهي مصممة لتطبيقات الرأس الثابتة. يزيد إنتاجهم بما يتناسب مع سرعة دورانهم.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تصنيف المضخات أيضًا على أنها مضخات غاطسة وسطحية ، بناءً على موضعها (تحت الماء وفوق خط الماء).

بشكل عام ، يعتمد الجانب الرئيسي المتعلق بكفاءة مضخة المياه بالطاقة الشمسية على ثلاثة متغيرات بما في ذلك الضغط والتدفق وطاقة الإدخال للمضخة. كفاءة الأسلاك إلى المياه هي المقياس الشائع الاستخدام الذي يحدد الكفاءة الإجمالية لمضخة المياه بالطاقة الشمسية (كنسبة بين الطاقة الهيدروليكية التي تخرج من الأنبوب والطاقة القادمة من الأسلاك الكهربائية من خلال الألواح الشمسية).

لماذا تعد مضخات المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية الطريقة المثالية لتعزيز الزراعة في المناطق النائية (وأفريقيا)

تعتبر مضخة المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية مفهومًا صديقًا للبيئة. والأهم من ذلك ، أنه مفهوم يتخلص من أي شبكات طاقة أو وقود أحفوري يستخدم في ضخ المياه من الأرض. أدناه ، نقوم بإدراج مزايا وعيوب استخدامها.

مميزات مضخات المياه بالطاقة الشمسية

الميزة الأولى للمضخات الشمسية هي أنها موثوقة في المناطق الإقليمية والنائية. وخير مثال على ذلك هو إفريقيا ، وهي واحدة من أفقر المناطق النائية في العالم مع وفرة من المياه - ولكنها أيضًا المنطقة الأكثر سيطرة عندما يتعلق الأمر بمعظم أيام الشمس في السنة. على الجانب الآخر ، يُعتقد أن إفريقيا تمتلك9٪ من موارد المياه العذبة في العالموالذي يترجم إلى حوالي 4000 كيلومتر مكعب من المياه سنويًا. لذلك ، فإن نشر مضخات المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية في إفريقيا هو البديل المثالي لأي مصادر أخرى قائمة على الوقود - وبديل يمكن أن يحفز الحياة في كل جزء من هذه القارة.

يسهل نقلها ونقلها ، ويمكن تنظيم مضخات المياه بالطاقة الشمسية وفقًا لاحتياجات المزرعة وتكاليف تشغيل منخفضة للغاية. كلتا هاتان المميزات الرئيسية ، مقترنة بكفاءتها من حيث التكلفة على المدى الطويل ، تبين أن نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية هو الحل الأمثل للمناطق ذات الأيام المشمسة والكثير من المياه على أراضيها.

عيوب رئيسية

العيب الرئيسي لنشر مضخة الري التي تعمل بالطاقة الشمسية للزراعة هو تكلفتها (الاستثمار الأولي). على الرغم من أن ذلك يعتمد على قوة المضخة المحددة ، يمكن العثور على مضخة شمسية واحدة بقوة 120 وات والتي تعد بإنتاج 2100 جالون من المياه يوميًا في الأسواق عبر الإنترنت من حوالي 235 دولارًا أمريكيًا. يمكن أيضًا العثور على نظام كامل لمضخة ري تعمل بالطاقة الشمسية يعتمد على مضخة واحدة بحوالي 498 دولارًا. مواقع أخرى مثل eBay ، أسعار مجموعات مثل هذه متشابهة نسبيًا.

من الواضح أن هناك فرقًا كبيرًا بين نشر مضخة مياه تعمل بالطاقة الشمسية لمنزلك وآخر لمشروع زراعي. مع أنواع وأحجام واحتياجات مختلفة لها تكاليف مختلفة. هناك نماذج أرخص وأغلى ثمناً ، لكن متوسط ​​تكلفة مضخات المياه بالطاقة الشمسية مرتفع بشكل عام ، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن العديد منها بحاجة إلى نشرها من أجل الري الفعال. بشكل عام ، مقارنةً بتكلفة الوقود الأحفوري وأنواع الطاقة الأخرى ، لا تزال الطاقة الشمسية هي الفائز على المدى الطويل.

بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد الطاقة الشمسية في الزراعة بشكل كبير على الطقس. على الرغم من أنه لا يزال من الممكن جمع الطاقة الشمسية خلال الأيام الملبدة بالغيوم والممطر ، فإن كفاءة النظام الشمسي تنخفض. هذا هو السبب في استخدام أنظمة الري بالطاقة الشمسية بشكل أفضل في المناطق التي بها الكثير من ضوء الشمس.

هل مضخات المياه بالطاقة الشمسية تستحق الاستثمار

أحد الأشياء المهمة التي يجب ملاحظتها عندما يتعلق الأمر بالمضخات الشمسية وأنظمة الري هو حقيقة أن تكاليفها قد انخفضت بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية.بالنسبة الىبحث جديد من الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) ، سيكون هناك تخفيض بنسبة 59 ٪ في تكلفة الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية الكهروضوئية بحلول عام 2025 مقارنة بأسعار عام 2015.

على هذا النحو ، تختلف الجدوى الاقتصادية لهذه الأنظمة باختلاف المناطق والمناطق ، ويعتمد ذلك في الغالب على ظروف الموقع والمحاصيل والأسواق.رسم بيانيمن البنك الدولي يظهر أنه في عام 1997 ، كان متوسط ​​سعر نشر الطاقة الشمسية لكل واط 76 دولارًا. في عام 2015 ، كان هذا السعر 0.3 دولارًا مما يدل بوضوح على انخفاض الأسعار. الآن ، يبلغ متوسط ​​عمر الألواح الشمسية 25 عامًا ومقارنة بضخ الديزل ، فإنها تفتقر إلى أي وقود وتشكل أقل عمليات التشغيل والصيانة. العيب الوحيد هو تكلفته الأولية التي تزيد مرتين تقريبًا عن أنظمة ضخ المياه بالديزل.

السعر هو أيضًا عامل فارق رئيسي عندما يتعلق الأمر بعوائد الاستثمار (ROI). الجانب الرئيسي الذي يحدد الجدوى الاقتصادية (العامل المرتبط بقيمة مضخات المياه بالطاقة الشمسية كاستثمار) هو كيفية مقارنة الأنظمة التي تعمل بالطاقة الشمسية بأشكال أخرى من الطاقة.

بشكل عام ، تتميز مضخات الديزل بتكاليف استثمار أولية منخفضة ولكنها ترتبط أيضًا بتكاليف تشغيل وصيانة عالية ، ناهيك عن تأثيرها السلبي على البيئة والبيئة. على النقيض من ذلك ، فإن نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية له تكاليف استثمار أعلى ولكن تكاليف صيانة وتشغيل أقل.

لذا ، فإن الوجبات الجاهزة الرئيسية لسؤال "هل يستحق الأمر" هي ما يلي ...

إذا كنت مقيمًا في منطقة بها الكثير من أشعة الشمس والكثير من المياه الجوفية ، فمن المستحسن بالتأكيد استخدام نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية. على الرغم من تكاليف التركيب الأولية ، فإن انخفاض تكاليف الصيانة والعمر الافتراضي سوف يمنحك نظامًا جاهزًا للتشغيل في أي وقت من الأوقات ، ومياه نظيفة والعديد من الفوائد على المدى الطويل.

كيفية شراء مضخة مياه تعمل بالطاقة الشمسية

كما ذكرنا أعلاه ، فإن تكاليف الاستثمار المرتبطة بشراء مضخات المياه بالطاقة الشمسية تنخفض في السنوات القليلة الماضية. ومع ذلك ، فإن العوامل التي تؤثر على كفاءة مضخة المياه بالطاقة الشمسية عديدة وتشمل:

بالنظر إلى هذه العوامل ، يمكننا القول أن ضخ المياه بالطاقة الشمسية يمكن أن يوفر فوائد بيئية واجتماعية واقتصادية كبيرة على مستوى المزرعة والمستوى الوطني. على مستوى المزرعة ، يمكن للتكنولوجيا أن تقدم مصدرًا موثوقًا للطاقة في المناطق النائية - وخاصة المناطق غير المتصلة بشبكة الكهرباء أو التي تفتقر إلى الإمداد المنتظم بالوقود السائل. على المستوى الوطني ، يمكن أن يساعد ضخ المياه بالطاقة الشمسية في استقرار وزيادة وتنويع الإنتاج الزراعي ، وهو أساس معظم اقتصادات البلدان الأفريقية.

بحكم التعريف ، فإن نظام ضخ المياه الفعال الذي يعمل بالطاقة الشمسية هو النظام الذي يتلقى الكثير من ضوء الشمس ويتم تثبيته خصيصًا لتلبية احتياجات المزرعة.

في عالم توجد فيه أزمة طاقة حالية ،هناك دافع قوينحو الطاقة المتجددة. على الرغم من التكاليف المرتفعة نسبيًا ، فإن الكفاءة الحقيقية للأنظمة الشمسية تظهر في استخدامها على مر السنين. كخيار للطاقة المتجددة ، يعد استغلال الطاقة الشمسية خيارًا قيمًا.

من الواضح أن التركيز على نشر ضخ المياه بالطاقة الشمسية موجه إلى جنوب إفريقيا والمناطق ذات التنمية الاقتصادية الضعيفة ولكن هناك الكثير من ضوء الشمس. بالاقتران مع الظروف البيئية المناسبة ، والكمية المناسبة من الألواح الكهروضوئية وأجهزة التحكم والإعداد المناسب للتركيب لمخازن الطاقة والمحولات والعاكسات والمضخات والمحركات - يمكن لنظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية أن يقدم مزرعة وأمة ذات فوائد عديدة.

الإستنتاج

إذا كنت تفكر أو تفكر في تطبيقات الطاقة الشمسية للزراعة ، فإن الفوائد عديدة. مع القدرة على ضخ المياه للري أثناء الطقس الجاف والمشمس في المناطق التي هي في أمس الحاجة إليها ، يمكن تركيب ألواح مثل هذه بسهولة وتمكين المضخات من العمل في آبار ذات عوائد منخفضة للغاية ، مما يوفر عمرًا أطول ووفرة من الطاقة في المدى الطويل.