تحدید الاشعاع الشمسی الحرج والکفاءة الکلیة لمنظومة رفع المیاه بالطاقة الشمسیة

نوع المستند : Original Article

المؤلف

مدرس الهندسة الزراعیة - قسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة - جامعة کفرالشیخ، مصر.

المستخلص

تواجه مصر مشکلة غزو المناطق الصحراویة فی کیفیة توفیر المیاه للزراعة والافتقار للطاقة التقلیدیة، لذا اهتم هذا البحث بإیجاد الاشعاع الشمسی الحرج والکفاءة الکلیة  لمنظومة مکونة من طلمبة طاردة مرکزیة ومجموعة من الخلایا الشمسیة تستخدم لرفع المیاه من الابار الضحلة وتخزینها علی ارتفاعات مختلفة لاستخدامها بعد ذلک فی عملیات أخرى  مثل الری. وبناء" علیه تم اجراء تجربة فی فصلی الصیف والشتاء عامی 2014/2015 علی التوالی بکلیة الزراعة-جامعة کفرالشیخ ، من خلال دراسة تأثیر عدد ساعات الیوم ، شدة الاشعاع الشمسی وثلاثة ضواغط للمیاه عند 2،3،4 متر. ویمکن تخلیص اهم النتائج الی ما یلی:-
1-     اقل قیمة للإشعاع الشمسی الحرج (عندما تبدأ الطلمبة فی التشغیل) عند ضاغط للمیاه 2، 3، 4م 257.14 ، 328.57، 628.57 وات/م2 فی فصل الصیف، و 242.86، 285.71، 571.43 وات/م2 فی فصل الشتاء علی التوالی.
2-     تحقق أقصی قیم لتصرف الطلمبة 48.82 ، 47.92، 44.91 لتر/د عند ضاغط میاه 2 ، 3، 4م علی التوالی عند الساعة الواحدة بعد الظهر فی الصیف. وکانت 84.83، 47.54، 44.49 لتر/د علی نفس الضواغط وعند الساعة الثانیة عشر ظهرا فی الشتاء.

3-     کانت اقصی فترات تشغیل للمنظومة حوالی 10 ، 9.5، 9 ساعات فی الصیف ، 8.5، ، 7.0 ساعات فی الشتاء علی ضاغط میاه 2، 3، 4م علی التوالی تحت ظروف التجربة.

4-     بزیادة الاشعاع الشمسی بنسبة 42.86% ازدادت القدرة الکهربیة من الخلایا الشمسیة بنسبة 36.6% مما ادی الی زیادة التصرف والقدرة الهیدرولیکیة للطلمبة بنسبة 27.39، 34.22% فی الصیف و 34.47، 13.33% فی الشتاء علی التوالی عند ضاغط للمیاه 4م.
5-     ازدادت الکفاءة الکلیة للمنظومة فی فصل الشتاء عن فصل الصیف بنسبة 35.02، 37.78، 40.57% عند ضواغط 2، 3، 4م علی التوالی.

الموضوعات الرئيسية


Awady, M. N.;  M. F. A. Sallam and A. M. Hegazi (2002). Performance of solar powered drip irrigation system. Misr J. Ag. Eng. 19(2):297-312.
Badescu, V. (2003). Time dependent model of a complex PV water pumping system. Renewable Energy. 28: 543–560.
Benghanem, M.; K. O Daffallah; A. A. Joraid; S. N.Alamri and A. Jaber (2013). Performances of solar water pumping system using helical pump for a deep well: A case study for Madinah, Saudi Arabia. Energy Conversion and Management. 65: 50-56.‏
Chandel, S. S.; M. N. Naik and R. Chandel (2015). Review of solar photovoltaic water pumping system technology for irrigation and community drinking water supplies. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 49: 1084-1099.‏
Dong, R. (2009). Optimizing Reflection and Orientation for Bifacial Photovoltaic Modules. Thesis, department mechanical engineering, Ohio State University.
El-Sayed, A. S.; S. M. Radwan; A. A. Hassanain and S. M. Mosalhi, (2005). Effect of orientation and tilt angle on stand-alone solar module performance for simple integrated water pumping system. Misr Journal of agricultural engineering, 22(3): 943-962.
Ghoneim,  A. A. (2006). Design optimization of photovoltaic powered water pumping systems. Energy Conversion and Management 47:1449–1463.
Hahn, A.; R. Schmidt; Ar. Torres and Am. Torres (2000). Resource-conserving  irrigation with photovoltaic pumping systems.  Proceedings of 16th European  Photovoltaic  Solar Energy  Conference  and Exhibition, 1—5  May 2000, Glasgow,  Scotland.
Hamidat,  A.; B. Benyoucef and T. Hartani (2003). Small-scale irrigation with photovoltaic water pumping system in Sahara regions. 28: 1081–1096
Hamidat, A. (2000). Simulation  des  performances  d’irrigation  du  pompage  PV  dans  un  milieu  Saharien. Proceedings of the Colloque sur l’He´liothermique  l’Environnement  et la Maˆıtrise des Syste`mes Solaires, ISSN 1112-2880,  13—15 Mai 2000, Algeria.
Kasem, A. S., (2004). Agricultural application of solar energy and wind energy. I.S.B.N. 977-5030-60-9.
Kulkarni, S.; S. Tonapi; P. Larochelle; K. Mitra (2007). Effect of tracking flat reflector using novel auxiliary drive mechanism on the performance of stationary photovoltaic module.  ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. November 11.
Lal, S.; P. Kumar and R. Rajora (2013). Performance analysis of photovoltaic based submersible water pump. International Journal of Engineering and Technology. 5(2): 552-560.‏
Mandal, R., and Naskar, R. (2012). A Study of Solar Photovoltaic Application in Irrigation System and Its Performance Analysis in Laboratory Scale.International Journal of Advanced Alternative Energy, Environment and Ecology. 1(1): 1-14.
Meah, K.; S. Fletcher and S. Ula (2008). Solar photovoltaic water pumping for remote locations. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 12: 472–487.
Muhsen, D. H.; T. Khatib and  F. Nagi (2017). A review of photovoltaic water pumping system designing methods, control strategies and field performance. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 68: 70-86.‏
Odeh,  I.; Y. G.  Yohanis and B. Norton (2006). Influence of pumping head, insolation and PV array size on PV water pumping system performance. Solar Energy. 80: 51–64.
Pande, P. C.; A. K. Singh; S. Ansari; S. K. Vyas and B. K. Dave (2003). Design development and testing of a solar PV pump based drip system for orchards. Renewable Energy 28 :385–396.
Vilela, O. C. and N. Fraidenraich (2001).  A Methodology for the Design of Photovoltaic Water Supply Systems. Progress in photovoltaic: research and applications 9:349–361(DOI: 10.1002/pip. 386).
Vilela, O. C.; N. Fraidenraich and C. Tiba (2003). Photovoltaic pumping systems driven by tracking collectors. Experiments and simulation. Solar Energy. 74:45 –52.