تقنية جديدة لزيادة ضخ المياه بالطاقة الشمسية

طوّر علماء تقنية جديدة من شأنها زيادة ضخ المياه بالطاقة الشمسية، خاصة في أفريقيا، تلك القارة التي تعاني أزمات تتعلق بندرة المياه.

إذ طوّر علماء من معاهد البحث والجامعات في فرنسا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة نموذجًا رقميًا يستعمل البيانات المتاحة لمحاكاة القدرة المحتملة لأنظمة ضخ المياه من خلال الطاقة الشمسية.

ويمكن للنموذج الرقمي الجديد أن يحسب كمية المياه الجوفية التي يمكن ضخّها بوساطة أنظمة الطاقة الكهروضوئية ذات الأحجام المختلفة في أنحاء القارة الأفريقية بأكملها، وفقًا لما نشرته مؤخرًا مجلة بي في ماغازين (pv-magazine).

وتُظهر النتائج أن أنظمة الطاقة الشمسية الأكبر حجمًا وسعة لا تضخ دائمًا أكبر كمية من المياه، حسب تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

حلول لأزمة المياه في أفريقيا

أفاد المحللون أن النموذج الجديد يحسِّن البحث السابق من خلال تضمين بيانات لأقلّ من ساعة، بدلًا من المتوسط الشهري ومعدلات سطوع الشمس، والقيود الجيولوجية الواقعية بشأن عمق الضخ.

قال الباحثون: "إن النظر في السلاسل الزمنية للسطوع لأقلّ من ساعة يتيح عمليات محاكاة للأيام الحرجة من العام (لا سيما أيام السطوع المنخفضة جدًا)، التي قد يكون حجم الضخ فيها منخفضًا للغاية، ما قد يؤثّر في الاستهلاك السلس للمياه".

• الري بالطاقة الشمسية.. هل يقلل اعتماد أفريقيا على الواردات الغذائية؟
• أنغولا تقود طفرة تركيب الطاقة الشمسية في أفريقيا.. ومصر بالمرتبة الثالثة

علاوة على ذلك، ينتج النموذج نتائج للقارة السمراء بأكملها، بما في ذلك شمال أفريقيا والمواقع التي تكون فيها المياه الجوفية أعمق من 50 مترًا، ومن ثم فهي أكثر ملاءمة لأنظمة ضخ المياه بالطاقة الشمسية من المضخات اليدوية.

كمية المياه الجوفية

درس الباحثون كمية المياه الجوفية التي يمكن ضخّها بواسطة أنظمة الطاقة الشمسية مائلة على النحو الأمثل بسعة 100 واط، و1000 واط، و3 آلاف واط، إذ
إن الـ1000 واط هو متوسط حجم أنظمة ضخ المياه بالطاقة الكهروضوئية للوصول إلى المياه المنزلية، و3 آلاف واط للري.

ومثّلت بيانات سطوع الشمس شبه اليومي المُدخلة القِيَم المسجلة في عام 2020، إذ أظهرت النتائج أن أفضل إمكانات نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية بقدرة 1000 واط في أفريقيا الوسطى، بمتوسط حجم ضخ يومي يبلغ 100 متر مكعب.

وقال الأكاديميون: "تشير النتائج إلى أن قيم حجم الضخ تختلف بشكل كبير من منطقة إلى أخرى"، مشيرين إلى ضرورة "مقارنة هذه القيم بالمتطلبات المائية للاستعمال المنزلي والري".

الاحتياجات اليومية

تبلغ الاحتياجات المائية اليومية لتلبية المتطلبات المنزلية الأساسية نحو 15 لترًا للفرد يوميًا، بينما تتطلب الزراعة المجتمعية من 10 إلى 100 متر مكعب يوميًا. ويحتاج الري التجاري غالبًا إلى أكثر من 200 متر مكعب يوميًا، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

ولا ينتج نظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية بقدرة 3 آلاف واط ضخًا كبيرًا المياه في 27% من المواقع.

يرجع ذلك إلى ظاهرة تُعرف باسم "استنزاف المياه الجوفية"، عندما ينخفض مستوى المياه الجوفية بسبب ضخ المياه المكثف، وصولًا إلى مستوى المضخة الآلية، ومن ثم إجبار النظام على التوقف، وفقًا لما نشرته مجلة بي في ماغازين.

على سبيل المثال، في ساحل العاج، يبلغ متوسط حجم الضخ اليومي لنظام ضخ المياه بالطاقة الشمسية بقدرة 1000 واط 15.9 مترًا مكعبًا و 5.2 مترًا مكعبًا فقط لنظام 3 آلاف واط.

وخلص الأكاديميون إلى أن النتائج "قد تساعد باستهداف الاستثمارات في برامج ضخ المياه بالطاقة الشمسية واسعة النطاق وتحديد المناطق التي تكون فيها إمكانات الضخ منخفضة، وستحتاج إلى تحقيقٍ وأبحاث إضافية للحدّ من مخاطر الاستثمار".

اقرأ أيضًا..

• عام على الغزو الروسي لأوكرانيا.. دبابات موسكو تقلب موازين الطاقة (تغطية خاصة)
• صادرات الغاز المسال العربية تسجل أعلى مستوى في 9 سنوات بقيادة مصر وعُمان
  
• صادرات الغاز المسال في 2022 تسجل أعلى مستوى خلال 50 عامًا (4 رسوم بيانية)
• توقعات سهم أرامكو في 2023 وهل يصبح فرصة للاستثمار؟