التنبؤ بالطاقة الشمسیة الساقطة على مصر للأغراض الزراعیة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة قناة السویس، مصر.

المستخلص

نظرا للتوسع الزراعی فی جمهوریة مصر العربیة ولمعرفة الاحتیاج المائی و البیئی و موعد الزراعة للمحاصیل المنزرعة فی هذه المناطق تطلب الحاجة لرسم خریطة للطاقة الساقطة على مصر. حیث تم عمل برنامج حاسوبی بلغة MatLab و ذلک لحساب کمیة الطاقة الشمسیة الساقطة على مناطق مصر المختلفة و ذلک للتنبؤ بکمیات الطاقة الشمسیة باختلاف زوایا خط العرض ومدى استخداماتها فی العملیات الزراعیة و اختلاف الطاقة الساقطة و التی ستؤدى لاختلاف المواسم الزراعیة فی مناطق التوسع الزراعی و کذا حساب کمیات الطاقة اللازمة لضخ المیاه بالطاقة الشمسیة لتعویض النتح-بخر للمحاصیل المختلفة. و البرنامج المشار إلیة یحتاج إلى مجموعة من المدخلات البسیطة و هی یوم البدایة و یوم النهایة و خط العرض المطلوب. وقد تم اختبار البرنامج بقیاس کمیة الطاقة الساقطة على مناطق مختلفة من الجمهوریة.
و یمکن تلخیص ما توصل إلیة البحث فی:

متوسط الطاقة الشمسیة الساقطة على مصر وجدت أنها تساوى 5.72 کیلو وات س /م2/یوم.




 


 
 




توصلت الدراسة لمعادلة لتحویل قیمة زاویة ارتفاع الشمس (α) بالدرجات إلى شدة الإشعاع الشمسی على السطح الأفقی (G) بوحدات وات/م2 طبقا للمعادلة.
یقوم البرنامج المشار إلیه بتقدیر کمیة الطاقة الشمسیة على مصر بصوره جیدة حیث کان متوسط الانحرافات بین القیم المحسوبة منه و بین المقاسة بواسطة محطات الأرصاد الأرضیة -3.5 %.
وجدت الدراسة أن کمیة الطاقة الشمسیة الساقطة على مصر تتدرج من الجنوب إلى الشمال حیث وجد أن متوسطها 6.00 کیلو وات س /م2/یوم فی الجزء الجنوبی بینما وجدت للجزء الشمالی من مصر بمتوسط 5.41 کیلو وات س /م2/یوم. بزیادة خط العرض إلى الشمال.
أظهر البرنامج الحاسوبى أن کمیة الطاقة الشمسیة الساقطة على مصر تختلف بإختلاف الموسم الزراعی من الصیف الى الشتاء لنفس خط العرض، حیث تستقبل مصر کمیة طاقة شمسیة أکبر فی فصل الصیف قدرت کمیة الطاقة الشمسیة على سبیل المثال: 7.31 کیلو وات س /م2/یوم لخط عرض 22 درجة شمال فی فصل الصیف بینما فی فصل الشتاء وجدت 3.67 کیلو وات س /م2/یوم.


 و یرجع ذلک لزیادة شدة الإشعاع الشمسی و طول ساعات النهار فی فصل الصیف عنه فی فصل الشتاء.


وجدت الدراسة أن الفرق فی کمیة الطاقة الشمسیة الساقطة على مصر ما بین الجزء الشمالی و الجنوبی فی فصل الشتاء أکبر منه فی فصل الصیف.
عند حساب النتح بخر المرجعی (باستخدام معادلة بنمان مونتیث) باستخدام قیم الطاقة الشمسیة المحسوبة من البرنامج وتلک القیم المقاسة فعلیا، فأن معامل التحدید کان بقیمة 0.94.
تم دراسة قیم النتح-بخر لمجموعة من المحاصیل بناءا على قیم الإشعاع المحسوبة من البرنامج، و تم دراسة التوافق بینها و بین الطاقة الشمسیة الساقطة. حیث توصلت الدراسة إلى أمکانیة استخدام المضخات الکهروشمسیة لری نبات القطن (حیث کان معامل التحدید 0.78) بینما کان هذا التوافق ضعیفا لنبات مثل البسلة حیث کان 0.09.

الموضوعات الرئيسية


Allen R.G.; L.S. Pereira; D. Raes and M. Smith (1998). Crop evapo-transpiration-guidelines for computing crop water requirements. FAO irrigation and drainage paper 56. Report of food and agriculture organization of the United Nations, Rome.
ASHRAE (2005). Handbook of Fundamentals "American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers". New York, USA.
Duffie, J. A. and W. A. Beckman, (1991). Solar Engineering of Thermal Process Wiley – Interscine. New York, USA: 3-44.
Erbs, D. G.; S. A. Klein and W. A. Beckman (1983). Estimation of degree-days and ambient temperature bin data from monthly average temperature. ASHRAE J. 25(6): 60-5.
ESRA (Egyptian solar radiation atlas) (1991).New and Renewable Energy Authority, Cairo, Egypt.
Liu, B. Y. H. and J. R. C. Jordan (1963). The long-tern performance average performance of flat plat solar energy collectors. Solar Energy J., 7(-): 53.
Moharm, A. E. A. (1993). Utilization of solar energy for irrigation and its evaluation. (MSc) Thesis in Agicltural Eng. Dep, Fac. of Agr., Ain Shams U., Egypt.
Sayigh, A. A. M. (1987). The ISO-radiation map for the Arab region. Solar & Wind Tec. J., 4(2): 163-177.
Shaltout, M. A. and A. H. Hassen (1990). Solar energy distribution over Egypt using cloudiness from Metosat photos. Solar Energy J., 45(6): 345-351.