بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با توجه به رشد جمعیت و افزایش میزان مصرف انرژی و مشکلات پیرامون آن، از جمله کمبود منابع فسیلی، هزینه انرژی، آلودگی محیط زیست و ... استفاده از انرژی های تجدیدپذیر امری ضروری است . هدف از اجرای این پروژه تجهیز دستگاه های سمپاش میکرونر به سامانه تأمین قدرت انرژی خورشیدی و با هدف توسعه، ترویج و ارتقای سطح فرهنگ جامعه در کاربرد انرژی های نو در کشاورزی و حفظ محیط زیست بود. اجزای این سامانه شامل پانل سلول های فتو ولتائیک، مدار کنترل، منبع ذخیره انرژی الکتریکی و واحد سمپاش میکرونر با متعلقات مربوطه است . پانل سلولهای خورشیدی با استفاده از قطعه رابط به اسکلت دستگاه سمپاش میکرونر متصل می شود .
باتری منع ذخیره انرژی دستگاه می تواند در ساعات غیر آفتابی انرژی مورد نیاز سمپاش را تأمین کند . تجهیز دستگاه های سمپاش میکرونر به سامانه خورشیدی در انواع متداول امکان پذیر می باشد و به دلیل استمرار عملیات سمپاشی و عدم نیاز به شارژ مکرر باطری باعث افزایش راندمان کار آنها تا حدود %20 میگردد. ضمن اینکه اضافه وزن و هزینه ناشی از تجهیز دستگاه سمپاش به سامانه خورشیدی قابل ملاحظه نمی باشد.
مقدمه
وابستگی شدید جوامع صنعتی به منابع انرژی بخصوص سوخت های نفتی و بکارگیری و مصرف بی رویه آنها منابع عظیمی را که طی قرون متمادی در لایه های زمین تشکیل شده بود تخلیه می نماید، با توجه به اینکه منابع زیرزمینی انرژی با سرعت فوق العادهای مصرف میشوند و در آینده ای نه چندان دور چیزی از آنها باقی نخواهد ماند نسل فعلی وظیفه دارد به آن دسته از منابع انرژی که دارای عمر و توان بالاتری دارند و در ضمن به تکنولوژی پیشرفته و پرخرج نیاز ندا رند روی آورد و دانش خود را برای بهره برداری از آنها گسترش دهد.
خورشید یکی از دو منبع مهم انرژی است که باید به آن روی آورد و می تواند به عنوان یک منبع مفید و تامین کننده انرژی در اکثر نقاط جهان بکار گرفته شود به علاوه استفاده از آن مانند انرژی هسته ای، خطر و اثرات نامطلوبی از خود باقی نمیگذارد و برای کشورهائی که فاقد منابع زیرزمینی هستند مناسبترین راه برای دسترسی به انرژی و رشد و توسعه اقتصاد می باشد. امروزه قسمت عمده ای از در آمد کشاورزان صرف تهیه انرژی می شود، در آینده تولیدی پایدار و موفق خواهد بود که بتواند در عین تولید زیادتر، انرژی کمتری نیز مصرف کند . انرژی خورشید یکی از منابع تامین انرژی رایگان، پاک و عاری از اثرات مخرب زیست محیطی است که از دیر باز به روش های گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است.
انرژی ناشی از سه روز تابش خورشید به زمین برابر با تمام انرژی ناشی از احتراق کل سوخت های فسیلی در دل زمین است و بنابراین می توان نتیجه گرفت که در اثر تابش خورشید به مدت چهل روز، می توان انرژی مورد نیاز یک قرن را ذخیره نمود. با استفاده از کلکتورها و سلول های خورشیدی میتوان تا حدودی از این منبع انرژی بی پایان، استفاده کرد و تا حد بسیار زیادی در مصرف سوخت های فسیلی صرفه جویی نمود، بنابراین فقط استفاده از روش های نوین و استفاده بهینه از انرژی به عنوان یکی از چند راه تهیه غذای بشر آینده باقی می ماند و همواره باید تولید مواد غذایی با افزایش جمعیت تناسب داشته باشد درغیر این صورت بشر آینده امکان زیست مسالمت آمیز را از دست خواهد داد.
سمپاش های برقی میکرونر از جمله سمپاش های رایج در منطقه می باشند که با توجه به مصرف آب کمتر و پائین بودن و یکنواخت بودن قطر ذرات خروجی سم کارائی بالاتری نسبت به دیگر سمپاش ها دارند، برای تغذیه این سمپاشها از یک باطری خشک که انرژی محدودی را در خود ذخیره می کند استفاده می شود و نیاز به شارژ مرتب باطری می باشد، با توجه به دوری مزارع کشاورزی بخصوص دیم زارها از منابع انرژی، مشکلاتی در این خصوص وجود دارد
در صورتیکه انرژی مورد نیاز سمپاش های برقی میکرونر از انرژی خورشیدی و توسط سلول های خورشیدی تأمین شود کارائی آنها افزایش می یابد . سلول های خورشیدی قطعات نیمه هادی هستند که نور خورشید را جذب کرده و به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و بدین ترتیب می توان از این انرژی بهره برداری و استفاده نمود. از ویزگی های سلول های خورشیدی می توان نامحدود بودن عمر آنها، قابلیت ترکیب بصورت سری و موازی، ولتاژ DC خروجی کاملا یکنواخت و ... را نام برد. در حال حاضر استفاده از سلول های خورشیدی برای تأمین انرژی الکتریکی در مراتع و چراگاه ها و یا پمپ های آب کم مصرف که در فاصله دورتری از منابع تولید هستند متداول است. استفاده از سلول های خورشیدی برای تأمین انرژی مورد نیاز سمپاش های میکرونر نیز می تواند دغدغه و مشکل کشاورزانی را که از این نوع سمپاشها استفاده مینمایند، برطرف سازد
دهکردی و قضاوی یک سامانه تامین برق جهت تامین ا نرژی مورد نیاز یک پمپ آب طراحی و با موفقیت راه اندازی نمودند و اظهار داشتند که استفاده از انرژی های نو در کشاورزی علاوه بر حفظ محیط زیست وکاهش آلودگی هوا ناشی از مصرف سوخت های فسیلی در پمپاژ آب از نظر اقتصادی نیز بسیار مقرون به صرفه است
در یک پروژه تحقیقاتی سمپاش های رایج در منطقه با سمپاش میکرونر بر روی محصول چغندرقند مقایسه گردید، درگزارش آمده است، سمپاش های میکرونر نسبت به دیگر سمپاش های رایج کارایی بالاتری دارند، این مسئله می تواند به دلیل یکنواخت بودن قطر ذرات سم و تلفات کمتر محلول در این نوع سمپاش ها باشد
مواد و روش ها
جهت تجهیز سمپاش های برقی میکرونر به سامانه تغذیه انرژی خورشیدی از تکنولوژی تبدیل فتوولتائیک و از یک باطری خشک قابل شارژ برای تغذیه دستگاه استفاده شده است؛ سمپاش های برقی میکرونر جهت پاشش محلول سم مجهز به صفحات و فنجانک های چرخان با دور حدود 6000 RPM میباشند. باطری دستگاه که از شبکه برق شهر قابل شارژ می باشد برای مدت محدود می تواند الکترو موتور صفحات چرخان سمپاش را تغذیه کند، به همین منظور نیاز به شارژ مرتب باطری می باشد . با تجهیز سمپاش های برقی میکرونر به سامانه خورشیدی می توا ن بصورت مستمر و بدون نیاز به شارژ مکرر باطری از سمپاش ها استفاده نمود.
دستگاه سمپاش میکرونر خورشیدی به طور کلی از دو قسمت اساسی شامل : واحد تأمین توان انرژی خورشیدی و قسمت سمپاش با متعلقات مربوطه، تشکیل شده است . در تصویر شماتیکی - شماره - - 1 اجزا و قطعات سامانه نشان داده شده است.
شکل -1 تصویر شماتیکی سمپاش میکرونر خورشیدی
· واحد تأمین توان انرژی خورشیدی خود از اجزإ : پانل و پلات فرم خورشیدی ، کیت الکترونیکی و باطری ذخیره انرژی و تغذیه دستگاه تشکیل شده است.
· پانل و پلات فرم خورشیدی
برای شروع کار کلیه مشخصات فنی و تکنیکی نازل های سمپاش میکرونر موجود در بازار از جمله : تعداد دور در دقیقه صفحات و یا فنجانک های چرخان، ولتاژ و آمپر مصرفی آنها بررسی و مورد مطالعه قرار گرفت و واحد تأمین قدرت و بر این اساس پانل خورشیدی طراحی شد. سلول های خورشیدی با ولتاژ و آمپر مورد نیاز انتخاب و برای استفاده بیشینه از انرژی نورانی خورشید، پلات فرمی که بتواند امکان دوران سطح سلول های خورشیدی را حول دو محور میسر سازد و در نتیجه بیشترین انرژی الکتریکی در طول روز تأمین شود طراحی و ساخته شد و در قسمت بالای سمپاش و بر روی شاسی با پیچ و مهره نصب شد. با توجه به قابل تنظیم بودن زوایای پلات فرم، امکان استفاده از سامانه در جهت های مختلف تابش خورشید بوجود آمد.
• کیت الکترونیکی و باطری ذخیره انرژی
بدلیل تغییر شدت و میزان نور خورشید در طول روز، میزان انرژی الکتریکی تولیدی در سلول های خورشیدی نیز نوسان دارد و در صورت اتصال مستقیم دستگاه سمپاش به پانل خورشیدی باعث بروز اختلال در عملیات سمپاشی می شود، به همین منظور و جهت ذخیره انرژی الکتریکی و کارکرد دستگاه در ساعات ابری و غیر آفتابی از یک باتری - SEALED BATTERY - ّ ولت ِ/ُ آمپرساعت با توجه به میزان مصرف انرژی الکتریکی و همچنین ساعات مورد نیازکارکرد روزانه استفاده شد. ظرفیت - آمپر ساعت باتری - باتری از روش زیر محاسبه شد.
جهت جلوگیری از برگشت و تخلیه انرژی الکتریکی باتری در مواقعی که دستگاه فعال نمی باشد، اقدام به طراحی و ساخت یک کیت الکترونیکی و نصب دیودهای با ظرفیت مناسب، واسط بین با تری و اپنل خورشیدی و نازل برقی سمپاش شد. پس از طراحی و ساخت پانل و سامانه خورشیدی، بخش فوق به شاسی و بدنه سمپاشی متصل شد
