إستخدام الطاقة الشمسیة لتشغیل آلة طحن

استخدام الطاقة الشمسیة تساعد فى حل جزء من المشکلة الرئیسیة للطاقة التقلیدیة فی مصر بسبب الاستیراد للوقود وکذلک ارتفاع اسعار الوقود التی تُستخدم لتشغیل الآلات الزراعیة مثل السولار والبنزین والطاقة الکهربائیة. ویضم القطاع الزراعی من الألات الثابتة حوالى (2007394 مضخة ری، 71113 آلة دراس و25116 أنواع مختلفة من الآلات)  مدیریات الزراعة المصریه - الإدارة العامة للإحصاءات الزراعیة 2016. فی هذه الدراسة، سیتم استخدام الطاقة الشمسیة لتشغیل آلة طحن صغیرة لطحن الحبوب والخبز الجاف لإستخدامه کمصدر للأعلاف. وحیث أن مصر هی إحدى الدول التی تقع فی منطقة الحزام الشمسی بین مدار السرطان ومدار الجدی حیث تسقط علی الأرض کمیات هائلة من أشعة الشمس حیث تقع مصر فی الرکن الشمالی الشرقی من قارة أفریقیا، ولدیها امتداد آسیوی، حیث تقع شبه جزیرة سیناء داخل قارة آسیا فهی دولة عابرة للقارات، تقع على مدار السرطان وتمر بین خطیّ عرض 22°  جنوبا و 36' 31° شمالاً. تم إجراء الدراسة والتجارب فی فصل الصیف عام 2017 فی محطة تولید الکهرباء بالطاقة الشمسیة بجامعة هلیوبولیس بالقاهرة. وتم استخدم ضوء الشمس کمصدر مستدام للطاقة فی هذه الدراسة. حیث تم استخدام النظام الکهروضوئی لتشغیل الآلة الزراعیة الصغیرة الثابتة (آلة الطحن) حیث ان النظام الکهروضوئی (PV) هو أحد أجهزة أشباه الموصلات التی تحول ضوء الشمس إلى کهرباء مباشرة (تیار مستمر).
و یتکون النظام من ثلاثة أجزاء رئیسیة:
1- محطة لتولید الکهرباء بالطاقة الشمسیة وتتکون من 16 وحدة وکل وحدة تتکون من 60 خلیة شمسیة. تم استخدامه لتولید الطاقة اللازمة لتشغیل آلة الطحن.
2- محول التیار (Inverter) ویقوم بتحویل التیار المستمر DC المتولد من الخلایا الشمسیة إلى تیار متردد AC مناسب لتشغیل المحرک الکهربی لألة الطحن.
3- مفتاح التشغیل وهو المسئول عن التحکم فی تشغیل الآلة وغلقها. وبالتالی تشغیل ماکینة الطحن بالطاقة الشمسیة فی فترات زمنیة مختلفة على مدار الیوم من الساعة التاسعة صباحا الی الساعة الخامسة مساءا.
4- الکابلات ولوحة التحکم.
وقد اُستخدمت فی هذه الدراسة (الذرة الصفراء - الخبز الجاف) لتجربة آلة الطحن وتشغیلها بالطاقة الشمسیة. وقد تم تسجیل الإشعاع الشمسی من خلال معمل المناخ بمرکز البحوث الزراعیة فی صیف عام 2017.
وکانت أهم النتائج والقراءات کالتالی:

تراوحت شدة الأشعاع الشمسی من 358 – 970 وات .م^-2 خلال فترة ظروف تشغیل التجارب نتج عنها قدره من خلال النظام الکهروضوئی تراوحت مابین  1.16 – 2.5 کیلو وات.
کانت القدره المطلوبة لعملیة طحن الخبز الجاف 1.37 کیلو وات، بینما تراوحت القدره المطلوبة لعملیة طحن الذرة مابین  1.38 – 1.4 کیلووات.
الطاقة الناتجة من نظام الخلایا الکهروضوئیة کانت ملائمة لتشغیل آلة الطحن وذلک لطحن کلاً من الذرة و الخبز الجاف فی الفترة من الساعة العاشرة صباحاً حتى الساعة الرابعة بعد الظهر تحت ظروف التجربة.
بلغت الإنتاجیة القصوى لألة الطحن والتى تعمل بالطاقة الشمسیة 9.09 کجم/ساعة و 7.5 کجم/ساعة مع کل من الذرة والخبز الجاف على التوالی أثناء فترة الظهیرة.
هناک طاقة ناتجة من الخلایا الشمسیة أقل من 1.125 کیلووات لمدة ساعة فی الفترة قبل الساعة العاشرة صباحا ولمدة ساعتین بعد الساعة الرابعة مساءا لا تکفی لتشغیل آلة الطحن ویمکن استخدامها فی عملیات مفیدة أخرى مثل تخزین الطاقة أوتشغیل آلات لها متطلبات قدرة أقل من طاقة الطحن وتناسب هذه الألات.

وکانت أهم التوصیات:
1- إستخدام الطاقة الشمسیة فى تشغیل الألات الصغیرة الثابتة مثل ألات طحن العلف والحبوب من الساعة العاشرة صباحا حتى الرابعة بعد الظهر وذلک فى فصل الصیف وتحت ظروف التجربة.
2- الإهتمام بتصنیع الخلایا الشمسیة وزیادة انتاجها مما یقلل من تکالیفها ویزید من انتشارها.
3- الاستفادة من الطاقة الناتجة من الخلایا الشمسیة والتى کانت أقل من 1.125 کیلووات لمدة ساعة فی الفترة قبل الساعة العاشرة صباحا ولمدة ساعتین بعد الساعة الرابعة مساءا والتى لاتکفی لتشغیل آلة الطحن ویمکن استخدامها فی عملیات مفیدة أخرى مثل تخزین الطاقة أوتشغیل آلات لها متطلبات قدرة أقل من طاقة الطحن وتناسب هذه الألات.
4- تزوید القرى بمحطات للطاقة الشمسیة لتشجیع الفلاح على استخدامها واقتناعه بها عند تشغیلها فى محطات الارشاد.