تحسین کفاءة المقطر الشمسی باستخدام سخانات کهربائیة تعمل بالخلایا الشمسیة مع وحدة تکثیف خارجیة

المیاه والطاقة هما محوری التنمیة لأى دولة ویعتبران شریان الحیاة فلا یستطیع أحد ان یعیش بدونهما. تمر مصر الان بأزمة کبیرة فی کمیة المیاه العذبة حیث ان نصیب الفرد من المیاه المتاحة 550 م³/سنه وهذا دون حد الفقر بنسبة کبیر علاوة على ذلک توجد ازمة فى أسعار الطاقة محلیاً وعالمیا. لذلک فهناک احتیاج الى کمیات اضافیة من المیاه العذبة للتمکن من التوسع فى الرقعة الزراعیة وزیادة الانتاج الغذائی لتلبیة الاحتیاجات المطلوبة والمتزایدة منه. ویمکن توفیر جزء من کمیات المیاه المطلوبة وذلک بزیادة کفاءة المقطرات الشمسیة المستخدمة فى تحلیة میاه البحر. وتقع مصر فی موقع جغرافی متمیز حیث انها من الدول التی تشع فیها الشمس بقدر کبیر حیث تصل شدة الاشعاع الشمسی الى حوالی 1000وات /م² وتطل على شواطئ ساحلیة یمکن تحلیة میاهها باستخدام الطاقة الشمسیة المتجددة. وللمساعدة فی حل ازمة نقص المیاه یمکن رفع کفاءة عملیة تحلیة میاه البحر وذلک باستخدام سخانات کهربائیة لرفع درجة حرارة المیاه داخل المقطر بالإضافة الى الطاقة الشمسیة، وبما ان المناطق الساحلیة مناطق نائیة ولتقلیل التکالیف سیتم استخدام خلایا شمسیة لتولید الطاقة الکهربائیة المطلوبة ومن هنا یمکن صیاغة الهدف الرئیسی من البحث وهو رفع کفاءة عملیة تحلیة میاه البحر باستخدام نموذج جدید لمقطر شمسی واضافة سخانات کهربائیة تستمد طاقتها من الخلایا الشمسیة مع وحدة تکثیف خارجیة. ولتحقیق هذا الهدف تم تصمیم نموذج جدید یعتمد على فصل وحدة التکثیف عن وحدة التبخیر واستخدام سخانات کهربائیة تعمل بالخلایا الشمسیة لزیادة عملیة التبخیر بالإضافة الى الطاقة الشمسیة المستخدمة وکذلک القدرة على تبرید وحدة التکثیف واعادة استخدام الطاقة الحراریة الناتجة من عملیة التکثیف مقارنة بنموذج تحلیة تقلیدی للتحلیة بالطاقة الشمسیة. تم تقییم النموذج الجدید ومقارنته بالنظام التقلیدی تحت عدة متغیرات تشمل معدل تغذیة الماء المالح باستخدام وبدون استخدام السخانات الکهربائیة- وکذلک قیاس المؤشرات التی یمکن من خلالها الحکم على اداء المقطر تحت المتغیرات المختلفة وهذه القیاسات تشمل بعض العوامل البیئیة المختلفة من درجات حرارة وشدة الاشعاع الشمسی - الاستهلاک النوعی للطاقة لإنتاج لتر ماء عذب - کمیة الماء العذب الناتج– کفاءة المقطرات لاختیار أفضل قیم المتغیرات تحت الدراسة.
 تمت التجربة خلال الفترة من شهر مایو وشهر یونیة لعام 2018 فى قسم الهندسة الزراعیة – جامعة المنوفیة – محافظة منوفیة والتی تقع على خط عرض 30 درجة شمال خط الاستواء. وکانت اهم النتائج المتحصل علیها هی ان تراوحت شدة الاشعاع الشمسی ما بین 7488 و7140 وات/ متر² یوم خلال ایام الدراسة، اقصى واقل قیمة للطاقة الشمسیة فى فترة الدراسة کانت 26,959 و 25,704 میجا جول /م² یوم على الترتیب، اقصى درجة حرارة کانت 42^o م. وکان اقل استهلاک نوعی للطاقة 3,820 میجا جول/ لتر للنموذج الجدید مع استخدام السخانات ونظام تغذیة متقطع واقصى استهلاک نوعی للطاقة 7,483 میجا جول/ لتر فى النموذج التقلیدی مما یعنى ان النموذج الجدید وفر حوالی 49% من استهلاک الطاقة. اقل انتاجیة للماء المقطرة کانت 3,435 لتر/ م² یوم فى النموذج القدیم واقصى انتاجیة للنموذج الجدید کانت 8,571 لتر/م² یوم مما یعنى زیادة فى الانتاجیة بنسبة 149,50%. اقصى واقل کفاءة حراریة للمقطرات تحت کل المعاملات کانت 68,28 و32,8 % للنموذج الجدید والتقلیدی على الترتیب ای ان استخدام النموذج الجدید ادى الى زیادة فى الکفاءة بحوالی 35,5%. من خلال النتائج المتحصل علیها یمکن التوصیة باستخدام النموذج الجدید الذى ادى الى لزیادة کلا من الإنتاجیة والإنتاجیة النوعیة من المیاه المقطرة وکفاءة عملیة التقطیر و یمکن استخدام المیاه الناتجة بأقصى کفاءة فى نظام الزراعة المائیة حیث یمکن استخدام کل لتر ماء ناتج من عملیة التحلیة لإنتاج أکبر قدر من الغذاء.