نظام ري الطاقة الشمسية

أنواع أنظمة الري بالطاقة الشمسية

نظام الري بالطاقة الشمسية هو تصميم الري الذي يعمل بالطاقة الشمسية. توجد العديد من الأنواع، ولكل منها آلية مميزة لجمع الطاقة الشمسية لدعم عملية الري.

• نظام الري بالمضخة الشمسية

  يستخدم هذا النظام الطاقة الشمسية لتشغيل مضخات المياه لسحب المياه من مصدر (نهر، بحيرة، بئر) للري. وهو مفيد بشكل خاص للمناطق التي تفتقر إلى الكهرباء أو إمدادات المياه الموثوقة. يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: الألواح الشمسية التي تجمع ضوء الشمس وتحوله إلى كهرباء، ومضخة المياه التي تنقل الماء من المصدر إلى النباتات، وأي نظام تحكم أو مراقبة يدير تشغيل نظام الري بالمضخة الشمسية.

• نظام الري بالتنقيط بالطاقة الشمسية

  يوفر الري بالتنقيط بالطاقة الشمسية إمدادًا مُتحكمًا به وفعالًا بالمياه مباشرة إلى جذور النباتات. يُقلل هذا النظام من فقدان الماء وتبخّره عن طريق توصيل الماء بكميات صغيرة. عادة ما يتم تشغيله بواسطة لوحة شمسية تُشحن بطارية، مما يوفر مرونة في التشغيل. تحول الألواح الشمسية ضوء الشمس إلى كهرباء، يتم تخزينها في البطارية. ثم تُستخدم هذه الطاقة المخزنة لتشغيل مضخة مياه تُوصل المياه عبر شبكة من الأنابيب والبخاخات إلى النباتات.

• نظام الري الدوار بالطاقة الشمسية

  نظام الري الدوار بالطاقة الشمسية هو وسيلة لسقي المحاصيل في الحقول باستخدام الطاقة الشمسية ونظام دوار دائري. يمكن للنظام أن يدور حول نقطة مركزية، مثل سقي المحاصيل في دائرة. تُنتج الألواح الشمسية الكهرباء لتشغيل محرك يحرك ذراعًا طويلًا يسقي النباتات. يسقي النباتات بالتساوي أثناء حركته. تُعد هذه الطريقة دقيقة وفعالة ومُجدية من حيث التكلفة لسقي مساحات دائرية كبيرة.

• نظام الري بالرش بالطاقة الشمسية

  يستخدم نظام الري بالرش بالطاقة الشمسية الطاقة الشمسية لسقي النباتات من خلال الأنابيب وفوهات الرش، مما يُحاكي هطول الأمطار الطبيعية. يتكيف هذا النظام مع أنواع المحاصيل المختلفة وظروف الحقل. تحول اللوحة الشمسية ضوء الشمس إلى كهرباء، التي تُشغل مضخة المياه. ثم يتم ضغط الماء وتوزيعه عبر الأنابيب إلى فوهات الرش التي تُرشّ الماء مثل قطرات.

مواصفات وصيانة نظام الري بالطاقة الشمسية

المواصفات

• اللوحة الشمسية: عادة ما تُصنع من السيليكون البلوري، وتُحدد قوة اللوحة كمية ضوء الشمس المُحولة إلى كهرباء. تتراوح قوى الطاقة النموذجية من 100 واط إلى عدة مئات من الوات.
• وحدة التحكم: وهو جهاز تنظيمي يُتحكم في معدل تدفق المضخة، وبدء التشغيل، والتوقف، ووضع التشغيل، وما إلى ذلك. عادة ما تحتوي وحدة التحكم على معالج دقيق، والذي يمكنه تحقيق التحكم التلقائي وقد يكون له بعض الوظائف الوقائية.
• المضخة: يُحدد نوع المضخة المُستخدمة في نظام الري بالطاقة الشمسية من خلال مصدر الطاقة والتطبيق. تشمل الأنواع الشائعة مضخات الطرد المركزي، ومضخات التيار المستمر غير المُزودة بفرش، ومضخات الغمر، وغيرها. تُعد القوة المُقدرة وتدفق المضخات من المعلمات الرئيسية.
• بطارية التخزين: دورها تخزين الكهرباء المُولدة بواسطة الألواح الشمسية لاستخدامها عندما لا يكون هناك ضوء شمس كافٍ، مثل الليل أو الأيام الغائمة. عادة ما تُعبّر مواصفات بطارية التخزين بالأمبير في الساعة (Ah) أو واط في الساعة (Wh).
• بنية نقل المياه: تشمل الأنابيب والمُوصّلات وربما الصمامات المُستخدمة لنقل المياه المُضخة إلى الموقع المطلوب.

الصيانة

• الفحوصات الدورية: يحتاج المستخدمون إلى جدولة فحوصات دورية لكل مكون من مكونات نظام الري بالطاقة الشمسية للتحقق من وجود علامات التلف أو البلى أو الأعطال وحل المشكلات المُكتشفة في الوقت المناسب.
• تنظيف النظام: عادة ما تُواجه الألواح الشمسية الأوساخ والغبار والأوراق، وما إلى ذلك. يحتاج المستخدمون إلى تنظيفها بانتظام لضمان بقاء النظام فعالًا.
• صيانة البطارية: في النظام الذي يحتوي على بطاريات تخزين، يحتاج المستخدمون إلى التحقق من حالة البطارية بانتظام. يشمل ذلك التحقق من مستوى الإلكتروليت في بطاريات الرصاص الحمضية، وإضافة الماء المقطر عند الضرورة، والتحقق من نظافة سطح البطارية وخلوه من التآكل.
• صيانة المضخة: يشمل ذلك تنظيف شاشات الفلتر والتحقق منها، وتفتيش وتزييت الأجزاء المتحركة، والتحقق من وجود تسرب وأصوات غير طبيعية.
• صيانة بنية نقل المياه: يجب التحقق من نظام الري بانتظام بحثًا عن تسرب المياه والبلى والانسدادات، وما إلى ذلك. يحتاج المستخدمون إلى تنظيف نظام الأنابيب لمنع الانسدادات وضمان تدفق المياه بسلاسة.
• صيانة وحدة التحكم: يحتاج المستخدمون إلى التحقق من توصيلات و أسطح وحدة التحكم، والتأكد من أن التوصيلات ثابتة وأن الأسطح نظيفة وجافة. إذا لزم الأمر، يمكن للمستخدمين أيضًا تحديث برامج وحدة التحكم.
• الصيانة الوقائية: يجب على المستخدمين اتخاذ تدابير وقائية، مثل إعداد الحماية من الجهد الزائد، والتيار الزائد، ودرجة الحرارة الزائدة، لحماية النظام من التلف.

سيناريوهات استخدام أنظمة الري بالطاقة الشمسية

تُغير أنظمة الري بالطاقة الشمسية طريقة زراعة الطعام في جميع أنحاء العالم، وهي مفيدة في المناطق التي لا توجد فيها مصادر مياه أخرى. نظرًا لأنها تُستخدم الطاقة من الشمس، يمكن وضعها في أي مكان تقريبًا. فيما يلي بعض سيناريوهات الاستخدام الرئيسية لأنظمة الري بالطاقة الشمسية.

• المناطق الجافة

  يعمل الري بالطاقة الشمسية بشكل جيد للمزارع والحدائق في المناطق الحارة والجافة حيث تحتاج المحاصيل إلى الكثير من الماء. يمكن أن تُضخّ المياه من أعماق الأرض باستخدام الطاقة الشمسية. في المناطق التي تسقط فيها الأمطار القليلة، يوفر الري بالطاقة الشمسية مياهًا موثوقة لزراعة الطعام. بدون هذا النظام، ستموت العديد من المحاصيل القيمة من الحرارة.

• المناطق النائية

  يُعد الري بالطاقة الشمسية مثاليًا للمواقع النائية التي تفتقر إلى الكهرباء والوصول المستمر إلى المياه. تعتمد المزارع الريفية البعيدة عن الشبكة غالبًا على الأنظمة التي تعمل بالطاقة الشمسية لسقي الماشية والمحاصيل. بدون الطاقة الشمسية، لن تتمكن هذه المزارع خارج الشبكة من تحمل تكلفة أنظمة الري المعقدة التي تحتاج إلى طاقة خارجية. يُمكن للري المستدام أن يُمكّن كل من الزراعة الكفافية والتجارية في المناطق المعزولة.

• الزراعة منخفضة التكلفة

  يُوفر الري بالطاقة الشمسية للمزارعين الصغار وسيلة منخفضة التكلفة لسقي الحقول. يمكن للمزارعين الفقراء في البلدان النامية استخدام مضخات الطاقة الشمسية الرخيصة لري الخضار وأشجار الفاكهة. يزيد زيادة غلة المحاصيل من إمكانية تحسين سبل العيش وإطعام المجتمعات المحلية. يمكن حتى للمزارعين الذين لديهم أراضٍ كبيرة وغير مستغلة أن يجعلونها أراضيًا منتجة باستخدام الري بالطاقة الشمسية.

• حدائق المنازل

  من أكثر الاستخدامات شيوعًا للري بالطاقة الشمسية في الحدائق المنزلية أو حدائق المجتمع حيث توفر الطاقة الشمسية نظامًا لسقي تلقائي. يدعم الري منخفض التكلفة إنتاج الغذاء المنزلي والاكتفاء الذاتي. تُسهّل أنظمة الري التي تعمل بالطاقة الشمسية من الزراعة على نطاق صغير، حيث تُقلل من العمل اليدوي لسقي المياه وتسمح بتحسين النمو مع الري المنتظم.

• المحاصيل منخفضة الطاقة

  يُمكن للري بالطاقة الشمسية زراعة الطعام في المناطق التي تسقط فيها الأمطار القليلة جدًا على الأراضي التي لا يمكن أن تُنتج المحاصيل بشكل اقتصادي دون سقي منتظم. يُوسّع الري من نطاق الأماكن التي يُمكن فيها الزراعة من خلال استخدام الماء بكفاءة. يفتح أيضًا مساحات جديدة للزراعة في المناطق الجافة بعيدًا عن المناطق الخصبة التقليدية.

• المناطق الساحلية

  من الممكن استخدام الري بالطاقة الشمسية في المناطق الساحلية ذات التربة المالحة حيث أدى ارتفاع مستوى سطح البحر إلى جعل الأرض مالحة للغاية بالنسبة لمعظم المحاصيل. بخلاف المنتجات الطازجة، قد تدعم الطاقة الشمسية عمليات تربية الأحياء المائية الساحلية المربحة عن طريق تربيه الروبيان والأسماك في أحواض. تُقدم الطاقة الشمسية طريقة عملية لسقي كل من المزارع البرية والزراعة البحرية ذات المياه العذبة بعيدًا عن الشاطئ.

كيفية اختيار نظام الري بالطاقة الشمسية

• حجم المزرعة

  تعمل أنظمة الري بالطاقة الشمسية بشكل جيد في المزارع الصغيرة إلى المتوسطة الحجم. تعمل أيضًا في المزارع الكبيرة طالما كان هناك ضوء شمس كافٍ. يعتمد نوع نظام الري بالطاقة الشمسية الذي يجب اختياره على حجم المزرعة. يُناسب الري بالتنقيط المزارع الصغيرة. في المزارع الكبيرة، يمكن للمزارع استخدام الري بالرش أو الري السطحي.

• مصدر الماء

  يجب تحديد مكان سحب الماء قبل اختيار نظام الري بالطاقة الشمسية. على سبيل المثال، يحتاج البئر العميق إلى مضخة شمسية بقوة كافية لسحب المياه من البئر. يعمل الري السطحي بشكل جيد مع تيارات مفتوحة أو برك. يُعد نظام الري بالتنقيط أو الري بالرش مناسبًا للري السطحي.

• نوع المحصول والتخطيط

  سيعتمد اختيار نظام الري بالطاقة الشمسية على نوع المحاصيل وكيفية وضعها. ستحتاج المحاصيل التي تحتاج إلى الكثير من الماء وضغط مرتفع إلى نظام الرش. سيعمل نظام الضغط المنخفض بشكل جيد للمحاصيل التي تحتاج إلى كمية أقل من الماء وتنمو على أرض جافة. وهو أيضًا مناسب للمحاصيل التي تنمو على أرض مُوحلة. سيؤثر تخطيط المزرعة على نوع الري المُختار. على سبيل المثال، ستُستخدم أنظمة الري بالتنقيط في المزارع التي تحتوي على العديد من الأشجار متقاربة.

• الطقس المشمس

  ستعمل مضخة الطاقة الشمسية بشكل أفضل في الأماكن الجافة ذات أشعة الشمس القوية بدلاً من المناطق المظللة. يجب أن يكون هناك مصدر احتياطي للطاقة للمضخة لتعمل بشكل جيد في الموقع الذي يتلقى القليل من أشعة الشمس. يمكن استخدام الطاقة الشمسية كمصدر أساسي للري في الأماكن التي تتلقى أشعة شمس ثابتة.

أسئلة وأجوبة

س: ما هي مدة صلاحية نظام الري بالطاقة الشمسية؟

ج: مع الصيانة المناسبة، يمكن لأنظمة الري التي تعمل بالطاقة الشمسية أن تدوم لأكثر من 25 عامًا.

س: ما هو نوع نظام الري بالطاقة الشمسية الأكثر فعالية؟

ج: يختلف أفضل نظام للري بالطاقة الشمسية حسب المنطقة، لكنه قد يشمل الري بالتنقيط بالطاقة الشمسية، والري بالرش، والري بالنافورة.

س: كمية الطاقة التي ينتجها نظام الري بالطاقة الشمسية؟

ج: سيعتمد ذلك على حجم النظام وعدد الألواح ومساحة التركيب.

س: ما هو حجم سوق أنظمة الري بالطاقة الشمسية؟

ج: في عام 2022، قُدرت قيمة سوق أنظمة الري بالطاقة الشمسية العالمية بالمليارات، مع توقعات بزيادة النمو حتى عام 2031.