دليل الطاقة المستدامة في مضخات المياه

سوف نتعرف في هذا المقال على أبرز النقاط التالية:

1. مفهوم نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية.
2. مكونات مضخات المياه بالطاقة الشمسية.
3. آلية عمل مضخات المياه بالطاقة الشمسية.
4. تطبيقات مضخات المياه بالطاقة الشمسية.
5. مزايا وعيوب مضخات المياه بالطاقة الشمسية.
6. الفرق بين المضخة الشمسية ومضخة الديزل.

مقدمة:

بدايةً ضخ المياه بإمدادات ثابتة ووفرتها من الموارد المهمة التي يحتاجها أصحاب المنازل والمزارع الخاصة، ولكن هذا قد يكون صعباً بشكل خاص في المناطق البعيدة عن المدن حيث لا توجد أنظمة لإمدادات أنابيب المياه متاحه مثل المدن؛ ولهذا تقتصر الموارد فقط في أشكال الآبار العميقة في الأرض.

علاوة على ذلك في بعض المناطق التي نادراً ما تكون مأهولة بالسكان والتي تعتمد على الري المنتظم، غالباً ما تؤدي البنية التحتية الكهربائية الهزيلة إلى تعقيد الري مما يؤدي إلى زيادة تكاليف التشغيل والصيانة بشكل كبير، ولمواجهة هذه التعقيدات والصعوبات تعد مضخات المياه بالطاقة الشمسية الحل الأمثل لتعويض قيود البنية التحتية وتقليل تكاليف التشغيل والصيانة.

• أولاً: مفهوم نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية:

يُعرّف هذا النظام بأنه: عبارة عن مضخة مياه تعمل على الكهرباء، بحيث يتم توليدها بواسطة وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

كما إن الحجم الصحيح للمضخة والمحرك وأجهزة التحكم بالإضافة إلى تصميم النظام وفقاً لموقع واستخدام مضخة المياه بالطاقة الشمسية أمراً ضرورياً لضمان الأداء الأمثل للنظام ولتجنب المخاطر في إمدادات المياه التي قد تضر الأشخاص والحيوانات والمحاصيل .

• ثانياً: مكونات مضخات المياه بالطاقة الشمسية:

باستخدام الطاقة الشمسية مصدراً للطاقة، تتكون مضخات المياه بشكل أساسي من المكونات التالية:

1. مضخة المياه.
2. الألواح الشمسية.
3. وحدة تحكم المضخة.
4. العاكس (inverter).
5. البطاريات.

مضخة الماء هي في الأساس جهازاً كهروميكانيكياً ينقل الماء عن طريق العمل الميكانيكي، ويتم تشغيله بواسطة مصدر لتوليد الكهرباء والذي يمكن أن يكون متشعباً ، مثل: محركات الديزل، أو طاقة الرياح، أو الطاقة الشمسية.

وفقاً لمستوى منسوب المياه الجوفية والمسافة لتحريك المياه ومتطلبات كمية الضخ يتم تطبيق أحجام مختلفة من مضخات المياه.

الشكل (١): مكونات مضخات المياه بالطاقة الشمسية.

توجد أنواع عديدة من المضخات الشمسية،  نذكر هنا الأنواع الرئيسية لهذه المضخات:

1. المضخات الشمسية السطحية (تكون مثبتة).
2. المضخات الشمسية الغاطسة (الآبار العميقة).
3. المضخات الشمسية (DC).
4. المضخات الشمسية (AC).

• ثالثاً: آلية عمل مضخات المياه بالطاقة الشمسية:

تعمل مضخات المياه بالطاقة الشمسية على أساس مبدأ الطاقة الكهروضوئية، و أثناء عمل المضخة تمتص الأنظمة الكهروضوئية الطاقة الشمسية المشعة وتحولها إلى كهرباء، ويقوم عاكس المضخة بتحويل التيار المباشر للنظام الكهروضوئي إلى تيار متناوب والذي يدفع المضخة.

تقوم هذه المحولات أيضاً بضبط تردد الإخراج والجهد في الوقت الفعلي بما يتوافق مع التغيرات في شدة ضوء الشمس لتحقيق أعلى تتبع لنقطة الطاقة، و عندما تصبح شدة ضوء الشمس أضعف يدرك النظام ويقوم بتبديل الطاقة التي تعمل كطاقة مساعدة لنظام رفع المياه.

لفهم أفضل لعمل مضخة المياه بالطاقة الشمسية شاهد الفيديو التالي : 

• رابعاً: تطبيقات مضخات المياه بالطاقة الشمسية:

يمكن استخدام مضخات المياه بالطاقة الشمسية لمجموعة من التطبيقات المختلفة، ولعل أبرز هذه التطبيقات الرئيسية في حياتنا الواقعية:

1. ري المحاصيل والنباتات.
2. إمداد مياه الشرب والطهي.
3. حمامات السباحة.
4. معالجة المياه الصناعية.
5. النوافير.
6. الري للزراعة.
7. مياه الشرب للماشية.

• خامساً: مزايا وعيوب مضخات المياه بالطاقة الشمسية:

من مزايا المضخات الشمسية، مايلي:

1. المضخة الشمسية سهلة التركيب.
2. يتطلب صيانة أقل.
3. لها تكاليف تشغيل منخفضة.
4. تعمل أنظمة الطاقة الشمسية بدون وقود.
5.  لا تتطلب طاقة المرافق العادية.
6. يمكن استخدامها  في المناطق النائية.
7. تتمتع هذه المضخات بمتانة وأداء عالي.
8. تصميم قوي.
9. عمر الخدمة والعمل طويل.

من عيوب المضخات الشمسية:

1. تكلفة باهظة.
2. يتطلب نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية خزاناً لتخزين المياه وبطارية.
3. اختلاف إنتاج الألواح الشمسية باختلاف الظروف الجوية.
4. توفير مياه ذات جودة عالية.

• سادساً: الفرق بين المضخة الشمسية ومضخة الديزل: