‏إظهار الرسائل ذات التسميات استخدامات الطاقة الشمسية. إظهار كافة الرسائل
‏إظهار الرسائل ذات التسميات استخدامات الطاقة الشمسية. إظهار كافة الرسائل

الاثنين، 11 نوفمبر 2019

الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية

مقدمة عن الطاقة الشمسية

في الحديث عن الطاقة الشمسية فاننا نستطيع ان نقول ان الطاقة الشمسية هي المصدر الرئيسي للطاقة علي سطح كوكبنا وهي مصدر كل الطاقات التي نعرفها والتي لم نعرفها بعد , فحرارة الشمس هي السبب الرئيسي لتكوين الوقود الحفري كالفحم والبترول والغاز الطبيعي , والشمس هي المسبب الرئيسي لحركة الرياح علي سطح كوكب الأرض , وهي السبب في تبخر مياه البحار والمحيطات لتسقط لنا الأمطار بعد ذلك وهي السبب في الحفاظ علي حرارة الأرض مناسبة لنعيش فيها.
لذلك نستطيع اختصار مقدمة عن الطاقة الشمسية بان الطاقة الشمسية هي المصدر الأساسي للطاقة علي سطح كوكبنا وهي طاقة نظيفة ومتجددة ومجانية ( فلا أحد يستطيع ان يشتري الشمس ويحجبها عن الباقين ) والطاقة الشمسية تصل لنا في صورتين فقط الصورة الأولي هي طاقة حرارية بالأشعاع والصورة الثانية هي طاقة ضوئية وقد استطاع الانسان استنباط بعض التطبيقات لتحقيق الاستفادة المباشرة من الطاقة الشمسية لتلبية احتياجاته المختلفة للتماشي مع متطلبات عصره.

يمكنك قراءة المزيد عن الطاقة الشمسية وتعريفها وعن الإشعاع الشمسي وكيف يصل الينا وعن الشمس نفسها وكذلك الأشكال الأخري للطاقة المتجددة في المقالات الآتية:

اهمية الطاقة الشمسية

الصورة التالية توضح ارتفاع معدل الانبعاثات الكربونية في الهواء نتيجة زيادة استهلاكنا المفزع للوقود الحفري في السنوات الأخيرة والذي ادي لتغير مناخي عالمي جميعنا نشعر به مما لا يدع مجال للشك بوجوب وجود بدائل اخري حتي لا ننهار جميعا.

اهمية الطاقة الشمسية
يمكنك قراءة المزيد عن أهمية الطاقة الشمسية وتحديدا في عالمنا العربي في الوقت الراهن واسبابها في موضوع خاص بعنوان طاقة شمسية.

مميزات الطاقة الشمسية

كلنا يعلم ان أسعار الوقود الحفري ( الفحم والبترول والغاز الطبيعي ) في أرتفاع مستمر وذلك بسبب محدودية الكمية المتوفرة لدينا والتي تقل باستمرار. وبالتالي فاسعار الكهرباء ترتفع باستمرار وقد اثبتت بعض الأبحاث ان متوسط زيادة سعر الكهرباء علي مستوي العالم حولي 6% سنويا مما يعني انك كل سنة تدفع زيادة 6% من المال مقابل ما كنت تدفعه السنة الماضية نظير استهلاكك نفس القدر من الكهرباء. اما الواح الطاقة الشمسية توفر لك كهرباء دون مقابل مادي فهي تنتج الكهرباء طالما انه يوجد شمس تسقط اشعتها عليها ويمكن تركيبها في اي مكان غير مستغل أو حتي علي اسطح المنازل. كما ان الطاقة الشمسية يمكن استغلالها بشكل مباشر في تسخين المياه أو التبيرد او التدفئة بالطاقة الشمسية دون الحاجة الي تحويلها لكهرباء.

هناك العديد من المميزات الأخري لإستخدام الطاقة الشمسية, كما انه يوجد بعض العيوب والتي ايضا لا يمكن تجاهلها ويمكنك قراءة موضوع إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية لتتعرف عليها جميعا.

الطاقة الشمسية للمنازل

الطاقة الشمسية للمنازل

حينما نقول تعبير " الطاقة الشمسية للمنازل " فإننا نعني بذلك كل التطبيقات التي تستطيع ان تحول الطاقة الشمسية الي اي شكل من اشكال الطاقة التي تلبي احتياجاتنا اليومية داخل المنزل. هذه التطبيقات قد تكون انظمة الألواح الشمسية الفولتوضوئية ( Photovoltaic systems) او قد تكون سخانات شمسية لتسخين المياه او حتي قد تكون انظمة تبريد او تدفئة بالطاقة الشمسية او انها قد تكون حتي طهو الطعام بالطاقة الشمسية وكل ما قد يرد في ذهنك من تطلبفات الطاقة الشمسية المختلفة داخل المنزل. ولكن بما اننا قد تعودنا ان الكهرباء تستطيع ان تلبي لنا جميع الاحتياجات التي نريدها داخل المنزل فان اول ما يرد في ذهن من ليس له خلفية عن الطاقة الشمسية حينما نقول مصطلح " الطاقة الشمسية للمنازل " هو هذه الصورة التي بالأعلي وهي صورة منزل يلبي احتياجاته من الكهرباء بالطاقة الشمسية عن طريق نظام الألواح الشمسية الفولتوضوئية " Photovoltaic system "

وكنا قد افرغنا اكثر من موضوع للحديث عن الطاقة الشمسية للمنازل ومكونات انظمة توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية للمنازل وانواعها وكذلك تكلفة تركيب انظمة الطاقة الشمسية للمنازل, فيمكنك قراءة المواضيع الآتية لتتعرف أكثر عليها:

استخدامات الطاقة الشمسية

في الحديث عن استخدامات الطاقة الشمسية علينا أولا ان نعلم أن الشمس هي المصدر الأساسي والرئيسي للطاقة علي سطح كوكبنا والطاقة الشمسية هي مصدر كل الطاقات كالوقود الحفري والرياح والمد والجزر وغيرها. فان الطاقة التي تطلقها الشمس في ساعة واحدة تكفي انتاج كمية من الطاقة تلبي جميع استخدامات البشر علي سطح الأرض لمدة عام كامل. " ولكن السؤال هنا كيف يمكننا استخدام الطاقة الشمسية لتلبية أحتياجاتنا من الطاقة؟
الكثير من الناس يخلط بين مفهوم " استخدامات الطاقة الشمسية " و" تطبيقات الطاقة الشمسية ". فتطبيقات الطاقة الشمسية عديدة ومتنوعة وأكثر من أن نحصيها وقابلة للزيادة مع مرور الوقت. ولكي نفهم هذا الفارق ساضرب لكم مثالا بسيطا " اذا سألتك ما هي استخدامات المصباح الكهربي؟ ستجاوبني بانه يستخدم للانارة. ولكن اذا سألتك ما هي تطبيقات المصباح الكهربي؟ ستجد انه يمكن ان يستخدم في انارة المنزل او انارة الشوارع او ان يكون كشافا تحمله في يدك والكثير والكثير." وبالمثل اذا تحدثنا عن استخدامات الطاقة الشمسية سنجد أن الشمس تمدنا بنوعين من الطاقة لا ثالث لهما وهما الطاقة الضوئية " فوتونات الضوء" والطاقة الحرارية.

أما بخصوص تطبيقات الطاقة الشمسية الحرارية فهي كثيرة ومتنوعة ويمكنك القراءة عنها في المواضيع الآتية:
  1. محطات الطاقة الشمسية الحرارية
  2. التدقئة بالطاقة الشمسية
  3. تحلية المياه بالطاقة الشمسية
  4. سخانات مياه الطاقة الشمسية
  5. التبريد والتكييف بالطاقة الشمسية
  6. تجفيف المحاصيل الزراعية
  7. محركات الطاقة الشمسية الحرارية
  8. تحويل الماء وثاني اكسيد الكربون الي وقود

أما بالحديث عن تطبيقات الطاقة الشمسية الضوئية: فأنها تستخدم حاليا للحصول علي الطاقة الكهربية بطريقة مباشرة بواسطة استخدام ما يعرف بالالواح الشمسية الفولتوضوئية "Photovoltaic solar panels" وهذا هو أكثر استخدامات الطاقة الشمسية شهرة في السنوات الأخيرة حيث ان العديد من الشركات العالمية استطاعت انتاج الواح شمسية تعمل بكفائة عالية مقارنة بما كان في الماضي فأصبح استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء أكثر جدوي والذي ساعد علي هذا الانتشار ايضا هو التطور الكبير الذي حدث في عالم البطاريات وتخزين الطاقة الكهربية فأصبح العديد من الدول والمؤسسات والاشخاص يفكرون في الطاقة الشمسية كبديل نظيف وآمن للحصول علي الطاقة الكهربية التي أصبحت هي عصب الحياة في عصرنا. وبالطبع هذه الألواح لها تطبيقات أكبر من أن نحصيها فقد تستخدم في انارة المنازل او انارة الشوارع او كألواح صغيرة محمولة تستخدم في المخيمات ورحلات السفاري او تدوير الطلمبات لرفع المياه في الاماكن الصحراوية وغيرها العديد من الاستخدامات التي لا حصر لها.

لمعرفة المزيد عن تطبيقات الطاقة الشمسية الضوئية لتوليد الكهرباء وكذلك الواح الطاقة الشمسية وتصميم دوائر توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية يمكنك قراءة المواضيع التالية:

الطاقة الشمسية في الوطن العربي

خريطة الإشعاع الشمسي في الوطن العربي

كما هو واضح فالشريط علي اليمين يمثل بالألوان كمية الطاقة الشمسية التي يحصل عليها كل متر مربع من الأرض علي مدار عام كامل. وبالطبع اذا استخدمنا تكنولوجيا تطبيقات الطاقة الشمسية نستطيع استغلال هذه الطاقة المهدرة لكي نلبي احتياجاتنا من الطاقة الكهربية والحرارية او تحلية مياه البحر او تسخين المياه وكل ما نريد. من الواضح ان العالم العربي هو أحد أغني المناطق بالطاقة الشمسية فكل متر مربع من الأرض يجني ما بين 2200 الي 2500 كيلو وات ساعة في السنة. وهذا الرقم طبعا يفهمه المتخصصون وهو ليس رقما هينا علي الأطلاق فنحن بهذا الشكل يمكننا وببساطة تلبية كل احتياجاتنا من الطاقة لو أردنا بالطاقة الشمسية المباشرة.

ولمعرفة المزيد عن الطاقة الشمسية في بعض البلدان العربية علي وجه التحديد يمكنك قراءة المواضيع الآتية:

وأحب ان انهي الموضوع بمقولة ل اوجاستين موتشوت عالم 1879 " علي الرغم من صمت الكتاب, لا يجب عليك إعتقاد ان فكرة استخدام الطاقة الشمسية لأغراض ميكانيكية هي فكرة حديثة "

بحث عن الطاقة الشمسية pdf

الخميس، 21 مارس 2019

تحويل الماء وثاني اكسيد الكربون الي وقود بإستحدام الطاقة الشمسية

تحويل الماء وثاني اكسيد الكربون الي وقود باستخدام الطاقة الشمسية
فى الفتره الاخيره ازاد الطلب على الطاقه بسبب تغير اسلوب حياه الناس والذى اصبح يعتمد على الطاقه مثل اعتماده على الماء والطعام فى الوقت نفسه دق ناقوس الخطر للبشريه محزرا اياهم من امرين اثنين اولهما ان باحتراق الوقود الاحفورى ينطلق الى السماء غاز ثانى اكسيد الكربون وبعض الغازات الاخرى التى اصبحت تهدد الحياءه على الكوكب(الاحتباس الحرارى والتغيرات المناخيه )والامر الثانى هو ان هذه المصادر بدأت بانفاذ ومخوزنها اوشك على النهايه



فكان لابد من ايجاد مصادر للطاقه المتوفر لتوفير انتقال سريع من المصادر التى تضر الكوب الى الصديقه للبئيه
فنظرنا الى السماء لنجد الحل وهو مصدر الطاقه والدفئ فى مجموعتنا الشمسيه وهى الشمس وفقالدراسات فان الطاقه من الشمس التى تضرب الارض فى ساعه كفايه للبشريه لمده اكثر من عام ولكن استغلال الطاقه الشمسيه ليس بتلك السهوله فلديها الكثير من المشاكل والمعوقات من اهما

  1. لاتوجد طريقه فعاله لتخزين الطاقه الشمسيه واستخدامها فى فترات لاحقه
  2. درجه حراره الشمس ليست عاليه بما يكفى لاستخدامها عمليا

تمت معالجه مشكله ان درجه حراره الشمس ليست عاليه باستخدام المركزات الشمسيه التى تعمل على تركز الطاقه الشمسيه وبالتالى زياده درجه حراره الشمسه حتى تصل 3000 درجه مئويه

اما مشكله تخزين الطاقه الشمسيه فقد ارقت العلماء والباحثين لفتره طويله ثم جاء الحل بتحويل الطاقه الى وقود وبذلك تتحول الطاقه من شكل اشعاع شمسى الى رابطه كيمائيه ومن افضل الطرق الطريقه الكيمائيه الحراريه

تعمل هذه الطريقه على استخدام الطاقه الشمسيه الحراريه عاليه التركيز وذات درجه الحراره العاليه لفصل ثانى اكسيد الكربون الكربون والماء وبالتالى نحصل على غاز مخلق يمكن عمل معالجات كيمائيه عليه من اجل الحصول على اى نوع من الوقود

فوائد تحويل الماء وثاني اكسيد الكربون الي وقود بالطاقة الشمسية

  1. انها تعمل بكفاءة تحويل عاليه
  2. تعطى قيمه اقتصاديه على ثانى اكسيد الكربون وبالتالى تصبح عمليه جمعه من الغلاف الجوى ذات فائده وبالتالى تقليل الاحتباس الحرارى

وقد تمكن طلاب من جامعه السودان للعلوم والتكنلوجيا من تحقيق تلك التجربه عمليا

تحويل الماء وثاني اكسيد الكربون الي وقود باستخدام الطاقة الشمسية


الأحد، 17 مارس 2019

محركات الطاقة الشمسية الحرارية.

محركات الطاقة الشمسية الحرارية
لو نظرنا في أيامنا هذه سنجد أن الأعتماد الرئيسي في توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية يعتمد بالطبع علي الواح الطاقة الشمسية و التي تعتمد في فكرة عملها علي تأثير الضوء الساقط علي اشباه الموصلات كما شرحنا في مواضيع سابقة.
وأيضا كلنا يعلم مولدات الكهرباء اللتي تعمل بمحركات الديزل والتي تعتمد في فكرة عملها علي محرك ديزل يعمل بالسولار لتوليد حركة دورانية لتدوير ما يعرف بالموبينة او ( مولد الكهرباء ) والذي بدوره ينتج الكهرباء نتيجة لحركته الدورانية ومنها ما هو صغير قد يوجد في العديد من المنازل والمحلات ومنها ما هو كبير ويوجد في المصانع والشركات.
ولكن في هذا الموضوع سنتحدث عن طريقة أخري قد لا يعرفها الكثيرون وهو محرك الطاقة الشمسية او ما يعرف بمحركات الهواء الساخن والذي يعتمد في عمله علي الطاقة الحرارية للشمس كمصدر هائل للطاقة لتدوير محرك الطاقة الشمسية والذي له تصميم خاص ولا يعتمد نهائيا علي اي مصدر خارجي للطاقة من سولار او بنزين او غاز طبيعي او غيرها - هو فقط يعتمد في فكرة عمله علي حرارة الشمس . وبالطبع يمكن توصيله علي مولد كهرباء او ما يعرف بالموبينة لتوليد الكهرباء من دوران هذا المحرك. وقد وجد أن هذا النظام يعمل بكفاءة عالية تتفوق كثيرا علي الواح الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء. وهذا هو ما نتحدث عنه في موضوعنا هذا بشيء من التفصيل.




فكرة عمل محركات الطاقة الشمسية وتطورها :

محركات الطاقة الشمسية الحرارية
الفكرة المبدأية لمحركات الطاقة الشمسية ظهرت في الحقيقة في عام 1816 علي يد العالم روبيرت ستيرلنج حينما قام بعمل تصميم لمحرك يعمل بالحرارة ويحتوي علي غاز قد يكون هيليوم او هيدروجين او نيتروجين وتعتمد الفكرة علي تسخين الغاز الموجود بأحد النهايات وتبريد الغاز الداخل للنهاية الأخري سواء بالماء او الهواء كما هو موضح بالصورة بالأعلي وتبدأ الحركة أعتمادا علي تمدد الغاز عند تسخينه وانكماشه عند تبريده. وثم تصميم هذا المحرك ليعمل بالتسخين الخارجي من اي مصدر تسخين قد يكون بحرق وقود او حتي شمعة تحترق. وتستطيع اجراء المزيد من البحث عن هذا النوع من المحركات فله أشكال عدة لا يتسع الموضوع لذكرها كلها فنحن فقط نتكلم عن الفكرة. ويمكنك البحث عنه تحت عنوان Striling Engine .
لم تأخد هذه الفكرة أهتمام الكثيرين منذ عام 1816 ولا يدري احد لماذا ؟؟ قد يكون السبب سياسي او اقتصادي او رغبة الشركات العاملة في مجال محركات الديزل في السيطرة علي السوق أو غيرها فنحن جميعنا يعلم أنه حتي التجارب والأبحاث العلمية يحركها رأس المال العالمي ليصب في مصالح بعض الشخصيات والشركات وعلي أي حال ويعد مدة طويلة وفي عام 1987 قام رولف ميجر بأختراع محرك الطاقة الشمسية والذي أعتمد نفس فكرة روبيرت ستيرلنج ولكن كان مصدر الحرارة هذه المرة هو تركيز أشعة الشمس بدقة في نقطة واحدة للحصول علي كمية حرارة هائلة .




محركات الطاقة الشمسية الحرارية

وكما هو واضح بالصورة بالأعلي استخدم مجموعة من المرايا بتصميم خاص لكي تعمل علي تركيز الأشعة المنعكسة عن الشمس في نقطة واحدة لتوليد درجة حرارة هائلة يمكنها بسهولة ادارة محرك حراري كما ذكرنا وبالتالي توليد الكهرباء عن طريق دوران مولد مرتبط بالمحرك.
ويرتبط التصميم ايضا بنظام تتبع لقرص الشمس حتي يتحرك مع حركة قرص الشمس علي مدار اليوم والسنة للحصول علي اكبر كمية طاقة حرارية ممكنة من الشمس .
وأخذت هذه الفكرة في التطور ولكن بشكل بسيط من بعد ذلك .




توليد الكهرباء بمحركات الطاقة الشمسية في الوقت الحالي:

محركات الطاقة الشمسية الحرارية

بدأت محركات الطاقة الشمسية تظهر مجددا في السنوات الاخيرة حيث بدأت تظهر العديد من الشركات المنتجة لها وتم تنفيذ العديد من المشاريع حول العالم لتوليد الكهرباء عن طريق استخدام فكرة محركات الطاقة الشمسية وتعتبر أعلي طرق توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية كفاءة حتي الآن حيث أن كفاءتها تصل الي 35 % وقد تزيد وعمرها الأفتراضي يصل الي 90 عاما في حين ان افضل انواع الواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية لا تزيد كفاءتها في افضل الظروف القياسية عن 21% وعمر افتراضي حوالي 25 سنة.
فهي تنافسية جدا وذات كفاءة عالية وتتفوق في كفائتها علي كافة مصادر الطاقة المتجددة المعروفة




مكونات انظمة توليد الكهرباء بمحركات الطاقة الشمسية

محركات الطاقة الشمسية الحرارية
هي ايضا تعرف باسم CPS (Concentrated Power Systems) وتتكون بكل بساطة من المجمع الشمسي او concentrator وهو عبارة عن شكل شبه دائري يشبه الي حد كبير شكل اطباق التقاط القنوات الفضائية ويكون مغطي من الداخل بسطح عاكس (مرايا ) مثبتة بزوايا معينة تسمح بتجميع اشعة الشمس الساقطة عليها في نقطة واحدة في المنتصف وهذا النظام ايضا يكون مثبت علي موتور قابل للحركة علي مدار اليوم والسنة ليتتبع حركة الشمس حتي يستطيع الحصول علي اكبر كمية من الطاقة علي مدار اليوم والعام.
تنعكس اشعة الشمس بعد ذلك الي المستقبل والذي قد يتكون من منظومة مرايا وعدسات لتركيز الأشعة في نقطة واحدة وهي النقطة التي يبدأ عندها عمل وحدة ال pcu -Power Conversion Unit والتي تتكون من :

  1. محرك الطاقة الشمسية والذي تحدثنا عنه من قبل stirling engine والذي بدوره يحول الطاقة الحرارية الي حركة دورانية
  2. المولد الكهربي generator والذي يقوم بتحويل هذه الحركة الدورانية الي كهرباء
  3. وحدة تحكم كهربية لتقوم بتنظيم الجهد الخارج
وفي بعض الأنظمة قد تحتوي ايضا علي وحدة تحزين للطاقة الحرارية حتي يتثني لها العمل في ظروف غياب الشمس نتيجة وجود غيوم او ما شابه.

وفي النهاية نحن نتمني ان يقدم هذا النظام حل لأزمات الطاقة المتكررة في عصرنا هذا وأن تقدم حلول اقتصادية كما نتمني ان نقوم بتطبيق هذه الأنظمة في بلادنا العربية وتوسيع البحث فيها حتي يتثني لنا مواكبة الأحتياجات المتزايدة من الطاقة مع تقدم الأنسان المستمر. وقد حاولنا هنا العبور بشيء من التفصيل علي فكرة محركات الطاقة الشمسية ونسعد بأسئلتكم في التعليقات لنتمكن من عرض المزيد من التفاصيل والأستفادة من خبرات الآحرين ايضا.



الاثنين، 11 مارس 2019

إستخدام المجففات الشمسية في تجفيف المحاصيل الزراعية

المجففات الشمسية في تجفيف المحاصيل الزراعية

إن مجففات المحاصيل الزراعية لا زالت بسيطة جداً لكنها في ذات الوقت فعّالة ونظيفة. والمكونات الأساسية للمجفف الشمسي هي رفوف أو صواني تجفيف مع مجمع شمسي. يمكن أن يكون المجمع الشمسي على هيئة صندوق زجاجي مع بيئة داخلية بألوان قاتمة لإمتصاص الطاقة الشمسية لتسخين الهواء، وهذا الهواء المُسخن في المجمع يتحرك عبر الحمل الحراري الطبيعي أو المراوح نحو المواد المُراد تجفيفها.


;الطاقة الشمسية وتجفيف المحاصيل بالمجففات الشمسية:

يعد إستخدام المجففات الشمسية أحد التطبيقات المُبيّنة لمستوى التطوّر الإقتصادي والإجتماعي والثقافي في الدول العربية والغربية، لذا تمّت دراسة إستخدام الطاقة الشمسية في تجفيف بعض المنتجات الزراعية مثل العنب والبُن والفلفل والأسماك

في مملكة البحرين، تمّ إنتاج معجون الطماطم بتركيز 20-26% بإستخدام مجففة شمسية مبسطة، وقد إستغرق الوصول للتركيز المذكور يوم واحد فقط كما أوضحت الإختبارات الحسيّة أفضلية المعجون المُنتج بإستخدام مجففة شمسية مبسطة عن المعجون المُصنّع معملياً أو المُصنّع بالطريقة المنزلية

إن مجففات المحاصيل الزراعية لا زالت بسيطة جداً لكنها في ذات الوقت فعّالة ونظيفة. والمكونات الأساسية للمجفف الشمسي هي رفوف أو صواني تجفيف مع مجمع شمسي. يمكن أن يكون المجمع الشمسي على هيئة صندوق زجاجي مع بيئة داخلية بألوان قاتمة لإمتصاص الطاقة الشمسية لتسخين الهواء، وهذا الهواء المُسخن في المجمع يتحرك عبر الحمل الحراري الطبيعي أو المراوح نحو المواد المُراد تجفيفها

يعد إستخدام المجففات الشمسية أحد التطبيقات المُبيّنة لمستوى التطوّر الإقتصادي والإجتماعي والثقافي في الدول العربية والغربية، لذا تمّت دراسة إستخدام الطاقة الشمسية في تجفيف بعض المنتجات الزراعية مثل العنب والبُن والفلفل والأسماك

في مملكة البحرين، تمّ إنتاج معجون الطماطم بتركيز 20-26% بإستخدام مجففة شمسية مبسطة، وقد إستغرق الوصول للتركيز المذكور يوم واحد فقط كما أوضحت الإختبارات الحسيّة أفضلية المعجون المُنتج بإستخدام مجففة شمسية مبسطة عن المعجون المُصنّع معملياً أو المُصنّع بالطريقة المنزلية




في اليمن، تمّ تجفيف البُنّ بالطاقة الشمسية علماً إن تجفيف البُنّ هو أحد الخطوات المهمّة والمؤثرة في صفاته النوعيّة ولهذا فإن تطوير طريقة التجفيف التقليدية وإستخدام المجففات الشمسية من السُبُل المُهمّة لتحسين النوعية وتقليل الفاقد أثناء التجفيف. كما تمّ في اليمن أيضاً تجفيف الفلفل بإستخدام المجففات الشمسية، حيث أمكن تقليل زمن التجفيف من 30 يوماً بالطريقة التقليدية إلى 7 أيام بإستخدام المجففات هذه إضافة لأفضلية الصفات النوعيّة

ومن آفاق إستخدام المجففات الشمسية، إستخدامها في تجفيف البذور والنباتات والأعشاب الطبيّة حيث تؤكد الدراسات إن البذور المجففة بإستخدام المجففات الشمسية تكون نسبة حيويتها أعلى، كما إن النباتات الطبيّة المجففة بإستخدام هذه المجففات تحافظ على نسبة أعلى من المواد الفعّالة

إن التجفيف بالطاقة الشمسية يمكن أن يشمل التمور التي تعتبر من أهم المنتجات في دول الخليج العربي، علماً إنه قد تمّ إنشاء معملاً في المملكة العربية السعودية لتجفيف التمور بصورة فعّالة بإستخدام الطاقة الشمسية وقد تمكنت المجففات الشمسية من تجفيف التمور في وقت قصير نسبياً لم يتجاوز 7 أيام تقريباً



الأحد، 10 مارس 2019

مقارنة بين استخدام الديزل والكهرباء العامة وبين استخدام الطاقة الشمسية فى الرى

الري بالطاقة الشمسية

استخدامالطاقة الشمسية لضخ المياه الجوفية من اهم التطبيقات لاستخدام الطاقة الشمسية الدائمة لما تحققه من توفير اقتصادى كبير على المدى الطويل
بسبب الارتفاع المتزايد للاسعار سواء للوقود السائل " السولار " أو الكهرياء المستخدمين فى تشغيل طلمبات الأعماق و بالاضافة الى مشاكل مولدات الديزل و تكلفة صيانتها والعمر الافتراضى لها .

التشغيل بإستخدامالديزل:

بإفتراض ان كل فدان يحتاج يوميا 20 متر مكعب من المياه ، وان عمق المياه عند 50 متر ومتوسط عدد ساعات الرى 7 ساعات فاستخدام طلمبة بقدرة 20 حصان يكون عدد الافدنة 20- 25 فدان ، من ثم يكون الاحتياج اليومى للسولار 14 لتر= 420لتر في الشهر= 5040 لتر في السنة ، من ثم تكون التكلفة السنوية للتشغيل 5040 لتر ( سعر اللتر الواحد 5.5 جنية ) = 27720 جنية / سنة بالاضافة لـ 12000 جنية للزيت و 120000 جنية ثمن مولد الديزل

التشغيل بإستخدام الكهرباء الحكومية :

  1. يتم محاسبة اصحاب المزارع بنظام الممارسة بمتوسط سعر 600 جنيها تقريبا فى الشهر لكل فدان
  2. بإفتراض ان كل فدان يحتاج يوميا 20 متر مكعب من المياة وان عمق المياه عند 50 متر ومتوسط عدد الرى 7 ساعات فباستخدام طلمبة بقدرة 20 حصان يكون عدد الافدنة 20 – 25 فدان ( بمتوسط سعر 12000 جنية فى الشهر = 144000 جنية سنوي ) مع مراعاة انقطاع الكهرباء فى فصل الصيف وهو الوقت الاكثر احتياجا للماء وزيادة سعر الكهرباء تدريجيا حتى رفع الدعم نهائيا

التشغيل بإستخدام الطاقة الشمسية :

متوسط سعر الحصان الواحد 15000جنيها ولا توجد مشاكل سوى صيانة الانفرتر كل 5 سنين . أي أن تكلفة تشغيل طلمبة بقدرة 20 حصان = 300000 جنية و العمر الافتراضي لها 20 سنة

يمكنك قراءة المزيد عن تصميم وتنفيذ انظمة الري بإستخدام الطاقة الشمسية من خلال موضوع مضخات الطاقة الشمسية المكونات والتصميم

الجمعة، 8 مارس 2019

مضخات الطاقة الشمسية . المكونات والتصميم.

مضخات الطاقة الشمسية

في الحقيقة وقبل أن نبدأ في الحديث عن مضخات الطاقة الشمسية والتي يمكن استخدامها في الري أو غيرها أحببت أن أذكركم وأذكر نفسي ان ما نقدمه هنا من معلومات عن الطاقة الشمسية قائمة علي خبرات لمهندسين أكفاء ونحب ان نشكرهم جميعا علي سعة صدورهم.
وأحب أن أوضح أننا نحاول جاهدين تبسيط المعلومة وهدفنا الرئيسي هو جعل الطاقة الشمسية متاحة للجميع ومفهومة للجميع علي الأقل لمن يريد أن يبحث ويعرف وهذه هي رسالتنا في موقع الطاقة الشمسية للعرب, فنحن هنا لنضع قدمك علي الطريق ونوضح لك المعلومة بشكل مبسط ولو حتي علي الأقل لجعلك حينما تتعامل مع أحد تستطيع ان تحكم عليه أن كان محترف في المجال أم لا ولكن طموحنا الأساسي هو تعليم الجميع ان لا شيء يصعب تعلمه وأن تطبيقات الطاقة الشمسية يمكن للجميع أجراء حساباتها واختيار منتجاتها وحتي تركيبها بنفسه لو أراد.




النقاط التي سنتناولها عن مضخات الطاقة الشمسية في هذا المقال

  1. مميزات المضخات التي تعمل بالطاقة الشمسية
    وسنتناول فيها مميزاتها وأين تستخدم وما الفارق بينها وبين غيرها من المضخات الأخري
  2. مكونات أنظمة رفع المياه والري بالطاقة الشمسية
    وسنتحدث فيه بشيء من التفصيل عن مكونات النظام بشكل عام من المضخات نفسها وانواعها وانواع مواتير الكهرباء الموصلة عليها سواء مترددة او مستمرة والخزان وفائدته وهل يمكن تركيب بطاريات في النظام أم لا وسنعبر سريعا ايضا علي دوائر الحماية الكهربية وفائدتها في النظام وايضا الواح الطاقة الشمسية التي هي مصدر الكهرباء المولدة بالطاقة الشمسية.
  3. خطوات تصميم انظمة مضخات الطاقة الشمسية
    وسنذكر فيه خطوة بخطوة اجراء الحسابات اللازمة لتحديد أحتياجاتك كسعة المضخة وقدرتها والضغوط ونوعها وحسابات حجم الخزان وعدد الواح الطاقة الشمسية التي ستحتاجها وغيرها من التفاصيل ان شاء الله.

1- مميزات مضخات الطاقة الشمسية

في العديد من القري والواحات البعيدة عن المدن قد لا تتوفر خدمات الكهرباء الأرضية وايضا ليس هناك مصدر جاري للماء كالأنهار وغيرها ولذلك تلبية أحتياجات سكان هذه المناطق من المياه سواء المستخدمة في الري و الزراعة او الشرب والأستخدام الشخصي تعتمد بشكل أساسي علي آبار المياه الجوفية والتي قد تكون علي أعماق قليلة أو كبيرة وفي هذه الحالة هم في حاجة ضرورية لمضخات ( طرمبات ) لرفع المياه وحيث أن الكهرباء الأرضية أو الحكومية غالبا لا تكون متوفرة في هذه المناطق فمصدر الطاقة المستخدم في أدارة مضحات ( طرمبات ) رفع المياه اما ان يكون بالديزل أو باستخدم مضخات الطاقة الشمسية.ودعونا نعقد مقارنة بسيطة بين مضحات الطاقة الشمسية والمضخات المدارة بالديزل

العيوب المميزات
تحتاج الي عمليات صيانة مكلفة
تحتاج الي متابعة وتزويدها بالوقود باستمرار
عمرها الأفتراضي صغير
يصدر عنها ضوضاء وملوثات للجو
سريعة وسهلة التركيب
يمكن حملها من مكان لمكان
سعرها الأساسي قليل نسبيا
منتشرة الأستخدام
مضخات الديزل
التكلفة المبدأءة كبيرة نسبيا

لا تحتاج الي متابعة تذكر
عمرها الأفتراضي كبير
عمليات صيانتها محدودة جدا وغير مكلفة
لا ضوضاء ولا ملوثات تصدر عنها
مضخات الطاقة الشمسية


وقد اثبتت الدراسات الاقتصادية وكذلك التجربة العملية بان فترة استرداد رأس المال الخاصة بالمضخات الشمسية مقارنة بمضخات الديزل تتراوح بين 3 : 5 سنوات علما بأنه مازال هناك دعم من معضم البلدان العربية للوقود التقليدى وكل المؤشرات تؤكد تحول السياسات لدعم الطاقات النظيفه كبديل للطاقات التقليدية الملوثة للبيئة.
من الممكن تزويد النظام الشمسى لرفع المياه بانظمة تتبع شمسى تزيد من كفاءة المضخات بنسبة 30 % على الاقل

التطبيقات الشائعة

  • رفع المياه من الابار الجوفية باستخدام المضخات الغاطسه لغرض الرى بالتنقيط او الرش.
  • رفع المياه من القنوات باستخدام المضخات الغاطسه او السطحية لأغراض الرى بالغمر ولجميع التطبيقات الاخرى.
  • رفع المياه من الآبار بالمناطق النائية للشرب والاغراض الاخرى.
  • استخدام المضخات السطحية فى تقليب المياه لتنقية حمامات السباحة.

2- مكونات أنظمة رفع المياه والري بالطاقة الشمسية

مضخات الطاقة الشمسية

أولا : الواح الطاقة الشمسية

الواح الطاقة الشمسية او ما يعرف بالألواح الكهروضوئية او الفولتوضوئية هي المصدر الرئيسي لتوليد الكهرباء عن طريق تحويل الأشعاع الشمسي الساقط عليها الي تيار كهربي مستمر وكنا قد تحدثنا عنها بالتفصيل وعن أنواعها في موضوع سابق بعنوان الواح الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء.




ثانيا : منظم الجهد و الانفرتر

في حالة استخدام مضخة تعمل بمحرك تيار مستمر DC فكل ما سنحتاجه هو دائرة تحكم لتنظيم الجهد الداخل علي المضخة MPPT Controller .
أما في حالة استخدام مضخة تعمل بمحرك تيار مستمر ففي هذه الحالة سيحتاج النظام الي وجود انفرتر لتحويل التيار من مستمر DC ( وهو ما تنتجه الألواح ) الي تيار متردد AC ومعظم الأنفرترات المستخدمة في المضخات تكون من النوع 3 فاز ومعظمها يوجد به منظم جهد داخلي.
وستحتاج أيضا الي دائرة كهربية بسيطة بها بعض الحمايات لحماية المحرك والمضخة من التلف في حالة حدوث حمل ذائد قد ينتج عن حدوث سدد في المواسير أو دخول بعض الشوائب داخل المضخة أو حتي جفاف الماء.

ثالثا : مضخات الطاقة الشمسية

ويمكن تقسيمها الي عدة انواع اعتمادا علي بعض المتغيرات المختلفة كما يلي: تقسيم المضخات بناء علي نوع المحرك الكهربي المستخدم :
محرك تيار مستردد AC :
وكما ذكرنا يحتاج لوجود انفرتر وبداخله منظم للجهد لتحويل التيار المستمر الناتج من الواح الطاقة الشمسية الي تيار متردد لأدارة موتور المضخة ويجب ان يوجد في الدائرة منظم جهد لتنظيم الجهد والتيار الخارج من الألواح ولكن معظم الانفرترات الآن أصبحت تحتوي علي منظم داخلي بها mppt ودائما يكون انفرتر 3 فاز (3 phase )
يتم استخدام انظمة طلمبات التيار المتردد في المشاريع الكبيرة كما تستخدم في تنقية وتدوير المياه في حمامات السباحة وتحلية مياه البحر ومشروعات مياه الشرب

محرك تيار مستمر DC :
المضخات التي تعمل بمحرك تيار مستمر تحتاج فقط لوجود منظم جهد لتنظيم الجهد الخارج من الألواح mppt controller ليتماشي مع متطلباتها وفي الحقيقة هذا النوع هو أكثر كفاءة وأقل أحتياجا لعمليات الصيانة والدائرة الكهربية له ليست معقدة ولكنه يظل زو تكلفة أعلي من نظيره الذي يعمل بالتيار المتردد كما انه ليس متوفر بكثرة في الأسواق لذلك هذا النوع ليس منتشر كثيرا.
تستخدم هده الطلمبات في المشاريع الصغيرة والمتوسطة في تطبيقات تصل قدرتها إلى حوالي 3 كيلوواط. وهي مناسبة لتطبيقات مثل نوافير الحدائق، ومياه الشرب للماشية، أو مشاريع الري الصغيرة.

تقسيم المضخات بناء علي نوع المضخة نفسها :
المضخات ذات الازاحة الموجبة (Positive displacement ) :
أو ما يعرفه المعظم بالطرمبات ذاتية التحضير وأشهرها المضخات الترددية او الحلزونية وهي ترفع المياه الي مستويات أعلي أي نها تولد ضغط أعلي ولكن السعة أو معدل السريان (flow rate ) يكون أقل من نظيرتها ذات الضغط الديناميكي (في حالت كانتها لهما نفس القدرة )

المضخات الديناميكية ( Dynamic pumps ) :
وهي طرمبات غير ذاتية التحضير وأشهرها مضخات الطرد المركزي وهذا النوع منتشر كثيرا وللعلم هو النوع المستخدم لرفع المياه في المنازل وهي ترفع المياه بمعدل سريان عالي عن نظيرتها ذات الأزاحة الموجبة ( في حالة كانتا لهما نفس القدرة ) ولكن ترفع المياه الي ارتفاعات اقل أي انها تولد ضغط أقل من نظيرتها ذات الازاحة الموجبة.

تقسيم مضخات الطاقة الشمسية أعتمادا علي مكانها :

مضخات الطاقة الشمسية السطحية :
مضخات الطاقة الشمسية
والمضخات السطحية تكون مناسبة في حالة كانت سترفع المياه من عمق لا يتعدي ال 7 امتار وبكون مكانها علي مستوي الأرض وتمتد منها ماسورة لرفع المياه من المكان المراد نزح الماء منه وهي مناسبة في تطبيقات رفع المياه من الأنهار او الترع او نزح الماء من تانك .

مضخات الطاقة الشمسية المغمورة :
مضخات الطاقة الشمسية
والمضخات المغمورة تستخدم لرفع المياه من أعماق كبيرة كبئر ماء والآبار وغيرها وهي تكون مغمورة في الماء نفسه و معظم الانواع المتوفرة حاليا تكون متعددة المراحل كما انها تأتي بها حمايات خاصة حتي لا تحمي نفسها من العمل في حالة جفاف الماء عنها حتي لا تتعرض للحمل الذائد والتلف.

رابعا: الخزان والبطاريات

في الحقيقة سألني الكثير من الناس سؤال الا وهو . هل يكون توصيل بطاريات علي طرمبات الطاقة الشمسية اذا أحتجت للمياه في فترات الليل ؟
الاجابة العلمية هو بالطبع ممكن فأي دائرة كهربية يمكن توصيل نظام العمل بالبطاريات عليها ولكن في حالة نظام الرفع بمضخات الطاقة الشمسية سأرد انا عليك بسؤال آخر ما هي فائدة البطاريات اصلا ؟ اليست فائدتها هو ادارة المضخات لتوفير المياه اثناء فترات غياب الشمس؟ والخزان أيضا سيؤمن لك أحتياجك من المياه اثناء قترات غياب الشمس لذلك يمكن تكبير سعة المضخة قليلا ونظام الألواح حتي يتثني للمضخة توفير كل كمية المياه المتوقع استخدامها طوال اليوم خلال فترة سطوع الشمس فقط والتي هي قرابة 5 ساعات يوميا وتقوم مضخة الطاقة الشمسية برفع المياه في الخزان ثم تستخدمها انت متي شأت ليلا او نهارا .
وطبعا لا مقارنة بين سعر الخزان وسعر البطاريات والتي تحتاج الي صيانة وتغيير كل فترة لا تزيد عن 5 سنوات في افضل انواع البطاريات المتاحة في الأسواق.




3- خطوات تصميم انظمة مضخات الطاقة الشمسية

اولا : معدل استهلاك المياه لليوم الواحد

وهو معدل استهلاك المياه للأفراد والمواشي والمحاصيل لليوم الواحد حسب احتياجاتك ويمكنك حسابها بالجدول التالي :

عدد واحد من الشيء معدل استهلاكه للماء (لتر/اليوم الواحد)
الأنسان ( كافة استخداماته اليومية ) 350
البقرة الحلوب 80
الثور أو ذكر الجاموس 70
الدواجن 0.4
الحصان 45
الاشجار الصغيرة 50
الاشجار الكبيرة 100
المحاصيل الزراعية حسب نوع المحصول والمساحة المزروعة ويمكن الحصول عليها من الجداول الخاصة بوزارة الزراعة.

ثانيا حساب معدل التدفق المطلوب لمضخات الطاقة الشمسية water flow rate :

بعد أن أجريت حساباتك لتعرف معدل استخدامك اليومي من المياه باللتر . تأتي خطوة حساب معدل التدفق المطلوب من المضخة حتي تلبي أحتياجاتك اليومية.
ونحن نعلم أن متوسط فترة سطوع الشمس يوميا هي خمسة ساعات فقط . ونحن خلال هذه الفترة نريد ان نؤمن كل هذا القدر من المياه المطلوب فمثلا :
لو اننا بعد ان أجرينا الحسابات الخاصة لنحصل علي كمية المياه التي نحتاجها يوميا وجدنا اننا نحتاج الي 10000 لتر من المياه يوميا.
وبما أننا ذكرنا ان متوسط فترة سطوع الشمس يوميا في بلادنا العربية هو 5 ساعات تقريبا نقوم بقسمة هذا الرقم علي 5
10000/5 = 2000 لتر/ساعة ... او ما يعادل 34 لتر/دقيقة .
*ملحوظة: قمنا بتحويلها الي وحدة لتر/دقيقة بقسمة الرقم علي 60 وذلك لأن معظم المضخات توصف معدل التدفق بوحدة لتر/دقيقة (L/min)

ثالثا حساب ارتفاع الضغط الديناميكي TDH (Total Dynamic Head)

هي بأختصار حساب المسافة الرأسية التي نحتاج أن نرفع المياه اليها أي انها المسافة التي ستقوم مضخة الطاقة الشمسية برفع المياه اليها رأسيا أي عكس الجاذبية الأرضية. وهي تعبر لنا عن الضغط المطلوب من المضخة توفيره لترفع المياه من عمق البئر الي أعلي نقطة في الخزان.
ويمكن حسابها عن طريق جمع الثلاث قيم الآتية :
1- المسافة الرأسية بالمتر من سطح الأرض الي منسوب الماء في البئر او النهر او الترعة ( اي عمق المياه عن سطح الأرض )
2- المسافة الرئسية بالمتر من سطج الأرض الي أعلي نقطة في الخزان
3- قيمة الفقد بالأحتكاك داخل المواسير ( وهي قيمة تحسب أيضا بالمتر ويمكن الحصول عليها من خلال جداول معينة معتمدة علي قطر المواسير وطولها وشكل الوصلات الموجودة في الخط ) ولتبسيط الأمر بأعتبار انك تجري حسابات مبدأية للموضوع يمكنك حساب هذه القيمة علي انها تعادل 7% من مجموع القيمتين السابقتين فمثلا :
لو أن عمق المياه 100 متر عن سطح الأرض والمسافة من سطح الأرض لأعلي قمة في الخزان 7 متر فيكون الفقد بالأحتكاك تقريبا = 107*7 /100 = 7.49 متر..... تقريبا 7.5 متر
فيصبح ارتفاع الضغط الديناميكي TDH = مجموع هذه القيم الثلاثة ويكون بالمتر = 100+7+7.5 = 114.5 متر



رابعا: أختيار مضخة الطاقة الشمسية المناسبة pump sellection

يمكننا مبدأيا حساب قدرة المضخة المطلوبة بضرب القيم التالية:
معدل السريان الذي قمنا بحسابه بوحدة (لتر/الدقيقة) * ارتفاع الضغط الديناميكي الذ حسبناه بالمتر * 0.0001635 = قدرة المضحة بالكيلو واتفي الحالة التي افترضناها مثلا ستكون المعادلة كالتالي : قدرة المضخة = 34 * 114.5 * 0.0001635 = 0.6365 كيلو وات ( ما يعادل تقريبا 1 حصان )
* ملحوظة : 1 حصان يكافيء 0.745 كيلو وات
ولكن ما نود التنويه عنه هو أنك لا يجب ان تعتقد انك بمجرد ان علمت قدرة المضخة الكهربية ستذهب لشراء مضخة واحد حصان بهذه البساطة فأنت قد تشتري مضخة قدرتها واحد حصان فعلا ولكنها قد تكون صممت كي تعمل تحت ضغط أقل من المناسب لحالتك أو انها قد توفر كمية تدفق أقل من المناسبة لحالتك لذلك يجب ان تعلم أن اختيار المضخة يتم بمعرفة كل من معدل التدفق وارتفاع الضغط الديناميكي عن طريق الدخول الي خرائط التصميم الخاصة بالشركة المصنعة للمضخة ليتثني لك أختيار المضخة المناسبة لك تماما والتي تلبي أحتياجاتك بناء علي حالتك الخاصة.

خامسا: تحديد حجم المصفوفة الشمسية المناسبة

في الحقيقة فان معرفة قدرة مضخة الطاقة الشمسية المناسبة لك لم يكن بشكل اساسي لأختيار المضخة نفسها فاختيار المضخة يكون بناء علي معدل التدفق وارتفاع الضغط الديناميكي .
ولكن كان تحديد قدرة المضخة لمعرفة حجم مصفوفة الواح الطاقة الشمسية المناسبة لتوفير الكهرباء اللازمة لأدارة مضخة الطاقة الشمسية الخاصة بك.
ففي المثال السابق مثلا توصلنا انك ستحتاج الي مضخة قدرتها الكلية 0.636 كيلو وات
اذن انت ستحتاج الي كمية الواح شمسية توفر لك هذا القدر من الكهرباء ونضيف اليها معامل امان نظرا لوجود فواقد في الأنفرتر وغيره من مكونات الدائرة الكهربية وايضا احتياطا لتقلبات ظروف الجو فنقوم بضرب هذه القيمة في 1.5
هذا يعني اننا مثلا في حالتنا هذه سنحتاج الي مصفوفة الواح طاقة شمسية تؤمن قدرة كهربية = 0.636 *1.5= 0.954 كيلو وات
أي اننا سنحتاج مصفوفة الواح بقدرة واحد كيلو وات ( وهذا عادة سيكون عبارة عن اربع الواح قدرة الواحد منها 250 وات )

نرجو أن يضع هذا الموضوع قدم من يريد ان يبدأ في تركيب نظام مضخات الطاقة الشمسية علي الطريق الصحيح لمعرفة ما يلزمه وما يحتاجه وكيف يبدأ التفكير في الأمر وأعلم ان هناك الكثير من التفاصيل التي لم نذكرها وسنحاول تفصيل هذه الأمور معا في التعليقات وفي مواضيع أخري.
(أعاننا الله واياكم علي نشر العلم النافع)



الأحد، 6 ديسمبر 2015

التبريد والتكييف بالطاقة الشمسية

التبريد والتكييف بالطاقة الشمسية
هل يمكن فعلا ان نقوم بعملية التبريد او التكييف باستخدام الطاقة الشمسية؟
سألت عدد من الناس هذا السؤال ووجدت ان معظم الناس منهم من درس العلوم الهندسية لا يعلمون انه يوجد من التطبيقات  والمتوفرة بالفعل أنظمة تكييف وتبريد باستخدام الطاقة الشمسية أو بمعني أصح حرارة الشمس.
وسنحاول ان نعبر علي عدد من الأنظمة المتوفرة والتي اثبتت نجاح وأصبح لها شركات تنتجها حول العالم في موضوعنا هذا عن التبريد بالطاقة الشمسية.