الطاقة الشمسية

خطوات حساب أنظمة الضخ بالطاقة الشمسية

خطوات حساب أنظمة الضخ بالطاقة الشمسية، موضوع مهم يطلبه الكثير لمن يريد أن يعرف بشكل عام ما الخطوات الأساسية التي تتبعها لتصميم نظام شمسي مخصص لتشغيل غاطس مياه.

تابعوا معنا لنتعرف على أن أهم الخطوات بشكل مختصر، لأن الموضوع كبير ويحتوي على الكثير من المعلومات النظرية، وسوف نكتفي بذكر الخطوات بشكل مبسط، حتى تصل الفكرة المبدئية للجميع، إضافة إلى وضع بعض الجداول المهمة التي تساعدكم على التصميم.

خطوات حساب أنظمة الضخ بالطاقة الشمسية

عند تصميم أي نظام شمسي لغاطس أو مضخة مياه، عليك اتباع الخطوات التالية:

  • تحديد كمية المياه المطلوبة.
  • تحديد مصد المياه.
  • حساب معدل تدفق المياه المطلوب (لتر/دقيقة).
  • حساب ارتفاع الضخ الديناميكي الكلي (TDH).
  • اختيار سعة مضخة الطاقة الشمسية المناسبة.
  • تحديد قدرة مصفوفة الألواح الشمسية.
  • تحديد قدرة مصفوفة الألواح الشمسية.
  • تحديد قدرة الانفرتر (في حال محركات AC).
  • تحديد سعة خزان المياه.

اقرأ أيضاً


تحديد كمية المياه المطلوبة

يتم تحديد كمية المياه المطلوبة حسب طبيعة النشاط: هل هو للاستعمال المنزلي، أم في مزرعة طبقاً لطبيعة عملها (تربية حيوانات -الزراعة). إليك جدول يوضع الاستهلاك اليوم التقريبي لبعض التطبيقات (لتر/ اليوم)، وجدول آخر يوضح الاستهلاك اليومي التقريبي للمياه لتطبيقات الزراعة.

الاستهلاك اليومي التقريبي للمياه لبعض التطبيقات
الاستهلاك اليومي التقريبي للمياه لبعض التطبيقات
الاستهلاك اليومي التقريبي للمياه لتطبيقات الزراعة
الاستهلاك اليومي التقريبي للمياه لتطبيقات الزراعة

تحديد مصدر المياه

يجب أن يكون موقع مصدر المياه ملائماً لتركيب نظام ضخ المياه الشمسي المستخدم، ويتعلق نظام الري بنوع مصدر المياه وموقعه بالنسبة للمكان الذي يراد تزويده بالمياه، وبالتالي تصنف مصادر المياه لأنظمة الري إلى مصدرين:

  • مصادر المياه العميقة.
  • مصادر المياه السطحية.
خصائص مصادر المياه لأنظمة الري
خصائص مصادر المياه لأنظمة الري

حساب معدل تدفق المياه المطلوب (لتر/ دقيقة)

يلزم أولاً تحديد البيانات الأتية:

  • معدل الاستخدام اليومي من المياه باللتر (لتر/ اليوم).
  • متوسط فترة سطوع الشمس (ساعة/ اليوم).

ثم يحسب معدل التدفق طبقاً للمعادلة التالية:

معدل التدفق المطلوب (لتر/ ساعة)= معدل الاستخدام اليومي للمياه (لتر/ اليوم) ÷ متوسط فترة سطوع الشمس (ساعة/ اليوم)

ثم تحول التدفق المطلوب من (لتر/ ساعة) إلى (لتر/ دقيقة) كالآتي:

لتر/ دقيقة = لتر/ ساعة ÷ 60 دقيقة/ ساعة

حساب ارتفاع الضخ الديناميكي الكلي (TDH)

توجد طريقتين لاختيار مضخات المياه اعتمادا على خصائصها، ويعتمد اختيار الطريقة التي نستعملها على معطيات المصنع، والذي يمكن أن يستعمل الـ HMT أو أن يستعمل الـ TDC في كتيب خصائص المضخة. حيث أن:

  • HMT: اختصارا لـ “Total manometric head” ، يعني الارتفاع المانومتري الكلي.
  • TDC: اختصارا لـ “Total Dynamic Head”، يعني ارتفاع الضخ الديناميكي الكلي.

اختيار سعة مضخة الطاقة الشمسية المناسبة

هناك عدة خطوات عليك مراعاتها عند اختيارك لمضخة الطاقة الشمسية، وهي:

  • تحديد أقل معدل سريان مطلوب.
  • تحديد أقصى معدل سريان مسموح.
  • تحديد ارتفاع الضخ مقابل معدل السريان للنظام، وذلك بالاعتماد على منحنيات المضخة.
  • اختيار المضخة المناسبة.

في كتالوجات المضخات المائية يوجد منحنيات العلاقة بين معدل التدفق والارتفاع الديناميكي الكلي (أو الارتفاع المانومترى الكلي) لأنواع مختلفة من مضخات الصانع والذي منها يمكن اختيار المضخة المناسبة.

تحسب القيمة المبدئية التقريبية لقدرة المضخة المطلوبة (بوحدة الكيلووات) طبقاً لأي من المعادلتين الآتيتين اعتماداً على وحدة معدل تدفق المياه كالآتي:

إذا كانت وحدة معدل تدفق المياه بـ (لتر/ دقيقة)، نستخدم المعادلة الآتية:

قدرة المضخة= (معدل تدفق المياه (لتر/ دقيقة) × ارتفاع الضخ الديناميكي (متر) × 0.0001635) ÷ (كفاءة المضخة × كفاءة العاكس)

إذا كانت وحدة معدل تدفق المياه بـ (م3/ ساعة)، تستخدم المعادلة الآتية:

قدرة المضخة= (معدل تدفق المياه (م3/ ساعة) × ارتفاع الضخ الديناميكي (متر) × 0.002725) ÷ (كفاءة المضخة × كفاءة العاكس)

تحديد قدرة المصفوفة الشمسية المناسبة

بعد تحديد قدرة المضخة، تأتي الخطوة التي تليها وهي تحديد البيانات الفنية لمصفوفة الألواح الشمسية المناسبة لتوفير الطاقة الكهربائية اللازمة لادارة مضخة الطاقة الشمسية.

قدرة المصفوفة الشمسية = قدرة المضخة (ك. وات) × 1.6

وقد تم إضافة عامل أمان (1.6) لتعويض المفقودات في العاكس، ومكونات الدائرة الكهربائية، وتقلبات الظروف الجوية.

تحديد قدرة العاكس

يستخدم العاكس في حالة الاحتياج إلى تيار متناوب، حيث يعمل على تحويل التيار المستمر المتولد من الألواح الشمسية إلى تيار متردد، ويتم تحديد قدرة العاكس كالآتي:

قدرة العاكس= قدرة المضخة × 1.3

يوجد عاكسات ذات قدرات متعددة متاحة تبدأ من 1 وحتى 300 كيلووات، والتي تغطي معدلات تدفق للمياه تصل إلى 450 متر مكعب في الساعة.

تحديد سعة خزان المياه

تستخدم جميع أنظمة ضخ المياه بالطاقة الشمسية خزانات للمياه، وذلك لتخزينها لعدة أيام بدلا من تخزين الطاقة الكهربائية المولدة من مصفوفة الألواح الشمسية، وتوصي الطريقة العامة التجريبية وضع خزانات مياه تكفي لثلاثة أيام على الأقل.

المصادر والمراجع:

  • أنظمة ضخ المياه بالطاقة الشمسية- للدكتور مهندس كاميليا محمد، والدكتور مهندس محمد الخياط

فريق التحرير

فريق تحرير موقع فولتيات يضم عدة متخصصين في مجال الكهرباء على قدر من الكفاءة ويحملون شهادات علمية وخبرات عملية في المجال، وجدنا هنا لخدمتكم في أول موقع عربي متخصص في مجال الكهرباء بكافة فروعها وتطبيقاتها.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى