تصميم نظام ضخ بالطاقة الشمسية يبدأ من الماء المطلوب ومساره، لا من عدد الألواح. عمق البئر ومنسوب الماء والارتفاع بعد سطح الأرض وطول الأنابيب والضغط والتدفق اليومي تحدد نقطة تشغيل المضخة؛ وبعدها فقط تُحدد قدرة المنظومة الشمسية ووحدة التحكم والحمايات.
الفرق بين عمق البئر والرفع الكلي
عمق البئر هو المسافة الهندسية حتى القاع، لكنه ليس الرقم الذي تعمل المضخة ضده دائماً. التصميم يستخدم منسوب الماء أثناء الضخ، والارتفاع حتى نقطة التصريف أو الخزان، وفواقد الاحتكاك في الأنابيب والمحابس، والضغط المطلوب عند المخرج. مجموع هذه العناصر يعطي الرفع الديناميكي الكلي الذي يتم بناء عليه اختيارالمضخة.
اختيار المضخة على عمق البئر وحده قد ينتج تدفقاً أقل من المطلوب أو حملاً غير مناسب.
ابدأ بكمية المياه اليومية
حدد كمية المياه المطلوبة في اليوم وموسم الاستخدام وساعات الضخ المتاحة. الاحتياج الزراعي يتغير مع المحصول والمساحة وطريقة الري والطقس، بينما قد يحتاج الاستخدام الخدمي أو المنزلي إلى نمط مختلف. بعد تحديد الحجم اليومي يمكن حساب التدفق اللازم خلال ساعات الشمس، مع مراعاة إنتاجية البئر حتى لا يتجاوز السحب قدرته على التعافي.
إذا كان الطلب على المياه في المساء، يمكن الضخ نهاراً إلى خزان مرتفع ثم استخدام التخزين المائي عند الحاجة..
البيانات المطلوبة قبل اختيار المضخة
- موقع البئر وعمقه وقطره وحالة التغليف.
- المنسوب الساكن والمنسوب أثناء الضخ ونتيجة اختبار البئر إن توفرت.
- كمية المياه المطلوبة يومياً والتدفق المطلوب في الساعة.
- ارتفاع نقطة التصريف أو الخزان عن سطح الأرض.
- طول الأنبوب وقطره ومادته وعدد الأكواع والمحابس.
- الضغط المطلوب لشبكة الري أو نقطة الاستخدام.
- مصدر الكهرباء الحالي وإمكانية التشغيل الهجين عند الحاجة.
- تحليل المياه أو مؤشرات الرمل والملوحة عند توفرها.
كيف تتكامل المضخة مع الألواح ووحدة التحكم؟
تُراجع منحنيات أداء المضخة عند الرفع والتدفق المطلوبين، ثم قدرة المحرك وجهده وتياره وطريقة البدء. تتولى وحدة التحكم أو محول المضخة مواءمة طاقة الألواح مع سرعة المحرك ضمن الحدود المسموحة، وقد تدعم دخلاً احتياطياً من الشبكة أو المولد. يجب أن يقع جهد سلاسل الألواح وتيارها ضمن نطاقات الوحدة في الحرارة والبرودة المتوقعتين.
نقطة التشغيل
تدفق محدد عند رفع كلي محدد وفق منحنى المضخة.
المصدر الشمسي
قدرة وعدد وترتيب ألواح يلائم ساعات التشغيل والظروف.
التحكم
وحدة متوافقة مع المحرك وحساسات المنسوب والخزان.
الحماية
فصل وقواطع وحماية من الجفاف والارتفاعات والتحميل الزائد.
الحمايات التي تحافظ على البئر والمضخة
يحتاج النظام إلى حماية من الجفاف عند انخفاض المنسوب، ومن امتلاء الخزان، ومن زيادة التيار أو الجهد وانعكاس المراحل عند الأنظمة المناسبة، إضافة إلى التأريض والحماية من الارتفاعات المفاجئة والكابلات الملائمة للمسافة والبيئة. كما يجب تثبيت الألواح والهياكل بما يناسب الرياح والتآكل وإتاحة الوصول الآمن للفحص.
زيادة ساعات الضخ دون متابعة منسوب البئر قد تضر المصدر المائي حتى لو كانت الطاقة متاحة.
ما الذي يجب أن يتضمنه عرض نظام الضخ؟
اطلب توثيق نقطة التشغيل والتدفق اليومي المفترض، وموديل المضخة والمحرك ووحدة التحكم، وعدد الألواح وترتيبها، والحساسات والحمايات والكابلات والأنابيب الداخلة في النطاق، وأعمال التركيب والاختبار، وشروط الضمان. يجب أيضاً توضيح ما إذا كانت النتيجة تعتمد على بيانات بئر مقدمة من العميل أو على اختبار ميداني.
النتيجة الجيدة تُقاس بكمية ماء موثوقة عند الرفع المطلوب، لا بقدرة المحرك وحدها.