حلول الري

حلول مضخات المياه الشمسية في الري الزراعي

يمثل استخدام مضخات المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية في الري الزراعي تحولاً جذرياً. فمن خلال دمج ممارسات الزراعة التقليدية مع تقنيات الطاقة المتجددة، لا يساهم هذا الابتكار في خفض تكاليف الإنتاج وتوفير الموارد البشرية فحسب، بل والأهم من ذلك، تمكين التنمية الزراعية في المناطق القاحلة والنائية. ويدفع هذا التقدم عجلة تطور الزراعة نحو ترشيد استهلاك المياه، والإدارة الذكية، والتنمية المستدامة.

الري بالتنقيط

تُوصل هذه الطريقة الماء والمغذيات مباشرةً إلى جذور المحاصيل، مما يقلل من التبخر والتسرب العميق وفقدان المياه بالجريان السطحي. تصل نسبة استغلال الماء والأسمدة إلى أكثر من 95%. وهي مناسبة للمناطق الجبلية والمنحدرة وغيرها من الأراضي غير المستوية.

الري بالرش

يستهلك هذا النظام من 30% إلى 50% مياه أقل من طرق الري السطحي التقليدية، ويتميز بدرجة عالية من الميكنة، ويقلل بشكل ملحوظ من متطلبات العمالة. كما يتيح تحكمًا دقيقًا في كثافة وتوزيع المياه، مما ينتج عنه جودة ري فائقة. يُعد هذا النظام مناسبًا بشكل خاص للمحاصيل الحقلية الكثيفة، مثل المراعي والقمح، وكذلك للمحاصيل ذات الجذور الضحلة.

الري الأرضي

لا حاجة لأنابيب ومضخات باهظة الثمن، وتكاليف الإنشاء ضئيلة. كما أن تعلمها سهل، وتعتمد على التدفق بفعل الجاذبية، دون الحاجة إلى طاقة إضافية.

تصميم نظام ضخ شمسي للري

اسم المحصول	مرحلة النمو	نطاق الطلب اليومي على المياه (مم/يوم)	إجمالي احتياجات المياه خلال فترة النمو بأكملها (م³/ميكرومتر)	فترة الطلب الحرج على المياه
أرز	فترة النمو بأكملها	4.0 - 8.0+ (باستثناء التبخر الميداني)	300 - 500	مرحلة التفرع، ومرحلة الإزهار
قمح	فترة البيات الشتوي	0.5 - 2.0
قمح	الوصل - الإزهار	4.0 - 7.0	250 - 400	مرحلة التفرع، ومرحلة الإزهار، ومرحلة امتلاء الأوراق
حبوب ذرة	مرحلة الشتلات	1.5 - 3.0
حبوب ذرة	أنثيس - ملء	5.0 - 8.0	200 - 350	"فترة الإزهار والامتلاء" "فترة الإزهار وتكوين السنبلة"
قطن	مرحلة برعم الشتلة	2.0 - 4.0	300 - 500	فترة الإزهار وتطور اللوزة
قطن	بلوم - تكوين القرون	5.0 - 8.0
فول	بلوم - حشو القرون	4.5 - 7.5	250 - 400	فترة الإزهار، وتكوين القرون، ومرحلة امتلاء الحبوب
الخضراوات الورقية (الخس، السبانخ)	فترة النمو الكاملة	3.0 - 6.0	200 - 300	مرحلة النمو السريع
خضراوات فاكهة (طماطم، خيار)	مرحلة الشتلات	2.0 - 3.0	300 - 450	من مرحلة الإزهار وتكوين الثمار إلى مرحلة ذروة الإثمار
خضراوات فاكهة (طماطم، خيار)	مرحلة التحميل	5.0 - 8.0+
الخضراوات الجذرية (الجزر، البطاطس)	مرحلة تمدد الجذر/الساق	4.5 - 7.0	250 - 400	فترة تمدد الجذور والدرنات
الحمضيات	مرحلة نمو البراعم في الربيع والصيف	3.0 - 6.0	400 - 700	فترة ظهور البراعم الربيعية، فترة نمو الثمار
التفاح	نمو البراعم الجديدة / توسع الثمار	3.5 - 6.5	350 - 600	فترة نمو سريع للبراعم الجديدة، وفترة نمو سريع للثمار
العنب	بلوم - توسع الثمار	4.0 - 7.0	400 - 650	فترة ظهور البراعم، فترة الإزهار، فترة نمو الثمار

"كمية الماء التي تحتاجها أرضي كل يوم؟"
احسب إجمالي الطلب اليومي على المياه (Q_day):

التركيبة الأساسية:
معدل الري اليومي (م³/يوم) = المساحة المروية (أ، الوحدة: هكتار) × احتياج المحصول من الماء (التبخر النتحي، الوحدة: مليمتر/يوم) × 10

تحليل المعلمات:
- منطقة الري (أ):
المساحة الإجمالية للأرض المراد ريها، والتي يمكن قياسها. (ملاحظة: تحويل الوحدات: 1 هكتار = 15 ميو).

- النتح التبخري (ET):
هذه هي أهم نقطة بيانات، إذ تمثل استهلاك المحاصيل اليومي من المياه في ظل ظروف نمو محددة. وهي تتأثر بعوامل متعددة، بما في ذلك نوع المحصول (مثل الذرة والخضراوات وأشجار الفاكهة) ونموه.
المرحلة (مع متطلبات متفاوتة خلال مراحل الشتلات والإزهار والإثمار)، والظروف المناخية المحلية (مثل درجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح والتعرض لأشعة الشمس)، وتكوين التربة.

كيفية الحصول على هذه المعلومات؟ في البداية، استشر مركز الإرشاد الزراعي المحلي أو راجع دليل الري الزراعي المحلي لجمع البيانات الخاصة بالمنطقة. إذا لم تتوفر هذه البيانات، يمكن الرجوع إلى القيم المستندة إلى الخبرة. (على سبيل المثال، 4-7 ملم/يوم للمحاصيل الحقلية، 5-8 ملم/يوم للخضراوات والبساتين)ومع ذلك، من الضروري إعطاء الأولوية للبيانات المحلية كمعيار مرجعي.

-الثابت 10:
معامل تحويل الوحدة (1 مم من عمق الماء = 10 أمتار مكعبة من الماء).

مثال:
لنفترض أن لديك 3 هكتارات من الأراضي المخصصة لزراعة الخضراوات، وتشير البيانات المحلية إلى أن المتوسط
يبلغ الاحتياج اليومي من الماء للخضراوات في فصل الصيف 6 ملم.
Q = 3 هكتار × 6 مم/يوم × 10 = 180 م³/يوم

كيفية حساب الرفع/الارتفاع؟

إجمالي الارتفاع (إجمالي الرفع):

الارتفاع الكلي = ارتفاع الرفع الرأسي + فقدان الاحتكاك

ارتفاع الرفع العمودي:

الارتفاع الرأسي من مستوى الماء المدفوع إلى أعلى نقطة في المخرج. هذا هو الجزء الأكثر أهمية.

فقدان الاحتكاك في خط الأنابيب (فقدان الاحتكاك):

يُقاس فقدان الضغط الناتج عن الاحتكاك أثناء تدفق الماء عبر الأنابيب. وكلما قلّ قطر الأنبوب، وزاد طوله، وكثرت انحناءاته، زاد هذا الفقد. وعادةً ما يُضاف ضغط إضافي بنسبة 10% إلى 20% لتعويض هذا الفقد.

h1: الرفع تحت الماء (المسافة الرأسية بين مضخة المياه وسطح الماء)

h2: الارتفاع فوق الماء (المسافة الرأسية بين سطح الماء وفوهة البئر)

h3: المسافة الأفقية بين البئر وخزان المياه

ارتفاع الخزان h4

الرافعة الفعلية المطلوبة: H=h1+h2+h3/10+h4

نموذج	قوة المحرك		معدل التدفق المقدر	الرأس المصنف	أفضل استخدام لرأس التدفق
ثلاث مراحل	كيلوواط	إتش بي	م³/ساعة	م	لتر/دقيقة م³/ساعة	0	333	500	666	750	833
6SP40-41S-8-2.3	3	4	40	18	الرأس (م)	26	20	30	40	45	50
6SP40-18-3-5	5.5	7.5	40	27		40	37	31	18	13
6SP40-27-3-5.5	5.5	7.5	40	27		40	37	31	27	25	20
6SP40-36-4-7.5	7.5	10	40	36		53	50	43	36	32	26
6SP40-46-5-7.5	7.5	10	40	46		67	63	54	46	41	33
6SP40-55-6-9.2	9.2	12.5	40	55		80	75	65	55	49	40
6SP40-64-7-11	11	15	40	64		94	88	73	64	57	47
6SP40-74-8-13	13	17.5	40	74		107	101	86	74	65	54
6SP40-92-10-15	15	20	40	92		134	126	108	92	82	67
6SP40-110-12-18.5	18.5	25	40	110		161	151	130	110	98	80
6SP40-129-14-22	22	30	40	129		188	176	151	129	115	94
6SP40-156-17-26	26	35	40	156		228	214	184	156	139	114
6SP40-184-20-30	30	40	40	184		268	252	216	184	164	134
6SP40-221-24-37	37	45	40	221		322	302	259	221	196	161

صيغة حسابية تقريبية:
قدرة المضخة (كيلوواط) ≈ [معدل التدفق (م³/ساعة) × الارتفاع (م) × كثافة الماء (كجم/م³) × التسارع الناتج عن
إلى الجاذبية (9.8 م/ث²)] / (360,000 × كفاءة المضخة × كفاءة العاكس).

عادةً، يتم تقدير كفاءة المضخة وكفاءة العاكس بـ 0.5 و 0.95 على التوالي.
هذه الصيغة معقدة نسبياً في حسابها. نوصي بشدة باستخدام المعايير التي توفرها الشركة المصنعة للمضخة مباشرةً.

احسب معدل تدفق المضخة المطلوب (Q_pump)

الصيغة الأساسية:
معدل تدفق المضخة (م³/ساعة) = معدل تدفق اليوم (م³/يوم) ÷ [متوسط ساعات سطوع الشمس القصوى اليومية (T، الوحدة: ساعات) × كفاءة الري (η)]

تحليل المعلمات:

ساعات ذروة سطوع الشمس اليومية (T): قيمة مرجعية موحدة، وليست مدة سطوع الشمس. يمكن فهمها على أنها "ساعات توليد الطاقة الفعالة"، وعادةً ما تتراوح بين 4 و6 ساعات. يمكنك التحقق من القيمة المحددة في منطقتك من خلال قاعدة بيانات ناسا أو برامج الطقس.

كفاءة الري (η): يجب أخذها في الاعتبار! تؤدي طرق الري المختلفة إلى اختلافات كبيرة في فقدان المياه. وهذا يعني أن معامل الكفاءة أقل من 1.

- الري بالغمر: η ≈ 0.5

- الري بالأخاديد: η ≈ 0.6-0.7

الري بالرش: η ≈ 0.7-0.8

- الري بالتنقيط (موصى به بشدة): η ≈ 0.85-0.95

هذه الصيغة تعني أن المضخة تحتاج إلى سحب المياه المطلوبة ليوم كامل (مع مراعاة الفاقد) في غضون T ساعة.

مثال:

استخدم T=5 ساعات واستخدم الري بالتنقيط η=0.9.

معدل تدفق المضخة = 180 م³/يوم ÷ (5 ساعات/يوم × 0.9) = 40 م³/ساعة

الخلاصة: عليك اختيار مضخة بمعدل تدفق لا يقل عن 40 م³/ساعة عند ارتفاع 60 مترًا.

اختيار المضخة

حسب نوع الضغط ونوع التدفق:

-الضغط العالي، التدفق الصغير والمتوسط (مثل الآبار العميقة): مضخة غاطسة (الأكثر شيوعًا).

- في حالة انخفاض الضغط وتدفق المياه الكبير (مثل مياه الأنهار والبرك): يتم اختيار مضخة طرد مركزي سطحية (لاحظ أن ضغط السحب يجب ألا يتجاوز 8 أمتار).

إرشادات الاختيار:
استنادًا إلى قيم H_total وQ_pump المحسوبة، يُرجى الرجوع إلى منحنى الأداء (منحنى HQ) المُقدّم من الشركة المُصنّعة للمضخة. يجب أن تقع نقطة التشغيل المطلوبة (H=60 مترًا، Q=40 مترًا مكعبًا/ساعة) ضمن نطاق الكفاءة العالية للمضخة، وليس على حافته. تأكيد قدرة المضخة: حدّد نقطة التشغيل المُناسبة على منحنى الأداء لتحديد قدرة الإدخال المطلوبة (كيلوواط).

كيفية اختيار وحدة تحكم مضخة المياه الشمسية
يُعد جهاز التحكم في مضخة المياه الشمسية بمثابة عقل نظام الري بأكمله، ويجب أن يتوافق تماماً مع المضخة.
- مطابقة النوع: حدد وحدة التحكم DC أو محول التيار المتردد المناسب وفقًا لما إذا كانت المضخة تعمل بالتيار المستمر أو التيار المتردد.
- مطابقة المعايير: يجب أن يكون الجهد المقنن والطاقة القصوى والتيار الأقصى لوحدة التحكم أكبر من أو يساوي القيمة المقننة للمضخة. وبالنظر إلى كابل التمديد، نوصي عادةً باستخدام محول طاقة ذي قدرة أعلى بدرجة واحدة من القدرة المقننة للمضخة.

-المتطلبات الوظيفية: يجب أن يحتوي على وظيفة تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) ووظائف حماية مثالية (مثل الحماية من الانقطاع الجاف، والجهد الزائد، والتيار الزائد، والحماية من انخفاض الجهد، وما إلى ذلك).

كيفية حساب قدرة مصفوفة الخلايا الكهروضوئية (P_pv)

الصيغة الأساسية:

P_pv (كيلوواط) = [قدرة مدخلات المضخة (كيلوواط) ÷ كفاءة النظام الكلية (η_sys)] × معامل التكرار

تحليل المعلمات:

- إجمالي كفاءة النظام (η_sys): يشمل كفاءة وحدة التحكم (كفاءة MPPT، حوالي 95٪) وفقدان الخط (حوالي 95٪)، والذي عادة ما يتم اعتباره 0.9.

-معامل التكرار: من أجل التعامل مع انخفاض الطاقة في الألواح الكهروضوئية، وتظليل الغبار، وارتفاع درجة الحرارة، وعوامل أخرى، يتم عادةً زيادته بمقدار 1.2-1.3 تكرار.

مثال:

P_pv = (11 كيلو واط ÷ 0.9) × 1.3 ≈ 15.9 كيلو واط

الخلاصة: أنت بحاجة إلى تركيب ألواح شمسية بقدرة إجمالية تبلغ حوالي 16 كيلوواط.

خطوات	المهام الأساسية	الصيغة/الطريقة الرئيسية	مثال على النتيجة
1. تحليل المتطلبات	حدد إجمالي الطلب اليومي على المياه Q_day	Q_day = A × ET × 10	180 متر مكعب/يوم
1. تحليل المتطلبات	حدد إجمالي الرأس H_total	H_total = H_vertical + H_friction	60 متراً
2. اختيار المضخة	احسب معدل تدفق المضخة المطلوب Q_pump	Q_pump = Q_day ÷ (T × η)	40 م³/ساعة عند 60 مترًا
2. اختيار المضخة	حدد طراز المضخة وقدرتها	افحص منحنى أداء مضخة المياه HQ	~11 كيلوواط
3. مصفوفة الخلايا الكهروضوئية	احسب إجمالي القدرة P_pv للألواح الكهروضوئية	P_pv = (قدرة المضخة ÷ η_sys) × 1.3	~16 كيلوواط
4. تكامل النظام	اختر وحدة التحكم وقم بإنشاء مرافق تخزين المياه	قم بمطابقة المعايير، ثم أنشئ المجموعة

بالنسبة للمشاريع الكبيرة، نوصي بشدة باستشارة فريق المبيعات المحترف لدى ZRI، الذي يتمتع بخبرة واسعة وكفاءة عالية لتزويدك بالتكوين الأمثل لضمان التشغيل المستقر للنظام لعقود قادمة، بحيث يحقق استثمارك لمرة واحدة عوائد طويلة الأجل.

الاقتراح والتحسين

تخزين الطاقة مقابل تخزين المياه:
يُعطي الري الزراعي الأولوية لحلول تخزين المياه.

يُتيح إنشاء خزان مياه أو برج مياه كبير بما يكفي (بسعة تُعادل احتياجات المياه ليوم أو يومين، أي ما بين 180 و360 مترًا مكعبًا) بدلاً من استخدام البطاريات باهظة الثمن، إمكانية ضخ المياه بكامل طاقتها خلال ساعات النهار لتخزينها لاستخدامها ليلاً أو في الأجواء الغائمة. يُحسّن هذا النهج بشكل ملحوظ موثوقية النظام وكفاءته التشغيلية.

تفاصيل التركيب:
- الألواح الشمسية: وجهها نحو الجنوب (نصف الكرة الشمالي) بزاوية ميل مشابهة لخط العرض المحلي لزيادة إجمالي توليد الطاقة السنوي إلى أقصى حد.

- الحماية من الصواعق والتأريض: يجب تركيبها لحماية المعدات باهظة الثمن.

-الأدوات الاحترافية: يوصى بشدة باستخدام برامج الاختيار المجانية عبر الإنترنت التي توفرها العلامات التجارية الكبرى (مثل لورنتز، وغروندفوس، وما إلى ذلك).

طالما أنك تقوم بإدخال الموقع، والمسافة الفاصلة، والطلب اليومي على المياه، وغيرها من المعايير، يمكن للبرنامج أن يوصي تلقائيًا بحل كامل، مما يقلل بشكل كبير من صعوبة التصميم ومخاطر الخطأ.

توصيات بمنتجات ذات صلة

إنتاج وتصدير احترافي لمضخات الطاقة الشمسية الغاطسة التي تعمل بالتيار المستمر، ومضخات الطاقة الشمسية الغاطسة التي تعمل بالتيار المتردد/المستمر.
مضخة سطحية تعمل بالطاقة الشمسية بتيار مستمر، مضخة سطحية تعمل بالطاقة الشمسية بتيار متردد/مستمر، محول مضخة شمسية لمضخة التيار المتردد، وغيرها من منتجات الشركة

سلسلة S3SS