تركيب نظام طاقة شمسية في المزرعة قد يخفّض فاتورة الكهرباء أو مصاريف الوقود بشكل كبير. لكن الجدوى لا تتحقق تلقائيًا؛ فهي تعتمد على ثلاثة أمور رئيسية: حجم الاستهلاك، وساعات التشغيل، وكلفة البدائل الحالية (شبكة/ديزل). لذلك قبل الشراء، تحتاج إلى تقدير بسيط للأحمال ثم تحويله إلى حجم نظام مناسب، وبعدها تحسب العائد المتوقع.

أولًا: متى تكون الطاقة الشمسية مجدية في المزرعة؟

تكون مجدية غالبًا في الحالات التالية:

1. فاتورة كهرباء مرتفعة أو انقطاعات متكررة
   عندها تصبح الطاقة الشمسية خيارًا عمليًا لتغطية جزء كبير من الاستهلاك اليومي.
2. الاعتماد على مولد ديزل لتشغيل مضخات أو تبريد
   لأن الوقود والصيانة عادةً يرفعان كلفة التشغيل، بينما الطاقة الشمسية تقل مصاريفها التشغيلية بعد التركيب.
3. وجود حمل نهاري ثابت أو شبه ثابت
   مثل مضخات الري، تشغيل فلاتر، مراوح بيوت محمية، أو جزء من التبريد خلال النهار. فكلما زاد استهلاكك في ساعات الشمس زادت الفائدة.
4. توفر مساحة مناسبة للألواح
   سقف مخزن/حظيرة، أو أرض غير مزروعة، مع تقليل الظل قدر الإمكان.

تنبيه مهم للري بالطاقة الشمسية: بعض التقارير تشير إلى أن “الكهرباء شبه المجانية” قد تشجّع على زيادة الضخ إن لم توجد إدارة مياه جيدة، لذا من الأفضل ربط النظام بريّ كفؤ (تنقيط/جدولة) أو ضبط التشغيل.

ثانيًا: كيف تقدّر أحمالك قبل الشراء؟

الفكرة أنك ستحسب الطاقة اليومية التي تستهلكها أجهزتك، بوحدة كيلوواط-ساعة (kWh).

الخطوة 1: اكتب قائمة الأجهزة التي تريد تشغيلها بالطاقة الشمسية

اكتب أهم الأجهزة فقط (التي تستهلك أكثر):

• مضخة ري
• تبريد الحليب/ثلاجات
• مراوح وشفاطات
• إضاءة
• جهاز لحام/معدات ورشة (إن كانت ضمن الخطة)
• غسالة/معقمات (في مزارع الألبان)

الخطوة 2: لكل جهاز احسب الاستهلاك اليومي

الطاقة اليومية (kWh) = القدرة بالكيلوواط (kW) × ساعات التشغيل باليوم

إذا كانت القدرة مكتوبة بالواط: اقسم على 1000
مثال: 750 واط = 0.75 كيلوواط

نموذج جدول (انسخه لووردبريس أو إكسل)

الجهاز	القدرة (W)	ساعات/يوم	الاستهلاك اليومي (kWh)
مضخة ري	1500	4	6.0
ثلاجة/تبريد	300	10	3.0
مراوح	200	6	1.2
إضاءة	100	5	0.5
المجموع			10.7

الخطوة 3: أضف هامشًا للخسائر

بسبب حرارة الألواح، الغبار، كفاءة العاكس…
أضف 15% إلى 25% على المجموع لتكون الأرقام واقعية. (في أنظمة الضخ تحديدًا تُذكر عوامل خسائر مختلفة عند بناء “ميزان الطاقة”).

مثال:
10.7 kWh × 1.2 = 12.8 kWh يوميًا تقريبًا

ثالثًا: كيف تختار حجم النظام؟

هناك طريقتان عمليتان؛ اختر ما يناسب حالتك:

الطريقة (أ): تقدير سريع باستخدام “ساعات شمس فعّالة”

حجم الألواح (kW) ≈ الطاقة اليومية (kWh) ÷ ساعات الشمس الفعّالة

• كثير من المناطق الزراعية تحصل غالبًا على 4–6 ساعات شمس فعّالة في اليوم (تختلف حسب المكان والموسم).
• ولأن الرقم يختلف، من الأفضل استخدام أداة تقدير إنتاج موثوقة للموقع مثل PVWatts من NREL.

مثال سريع:
إذا احتياجك 12.8 kWh يوميًا، وساعات الشمس 5:
12.8 ÷ 5 = 2.56 kW ألواح
ثم ارفعها قليلًا (مثل 2.8–3.2 kW) حسب الظروف والميزانية.

الطريقة (ب): تقدير أدق باستخدام PVWatts (مُوصى به)

PVWatts يعطيك إنتاجًا شهريًا وسنويًا متوقعًا حسب موقعك وزاوية التركيب والخسائر.
بالتالي تستطيع أن ترى هل الإنتاج يغطي احتياجك في أشهر الشتاء أيضًا، أم أنك تحتاج تكبير النظام أو تغيير طريقة التشغيل.

رابعًا: هل تحتاج بطاريات أم لا؟

هنا القرار يغيّر السعر كثيرًا، لذلك انتبه:

بدون بطاريات (الأقل كلفة)

مناسب إذا:

• معظم تشغيلك نهاري (ري، تهوية، جزء من التبريد)
• أو عندك شبكة كهرباء تعمل كدعم ليلي

مع بطاريات

تحتاجها إذا:

• تشغيل ليلي مهم (تبريد مستمر، إنارة كبيرة، حضّانات)
• أو انقطاع الشبكة طويل وتريد استقلالية

قاعدة مبسطة لسعة البطارية:
سعة البطارية (kWh) ≈ استهلاك الليل + ساعات الانقطاع × هامش أمان

للضخ الشمسي تحديدًا، كثير من الأنظمة تُصمَّم لتعمل نهارًا وتخزن الماء في خزان بدل تخزين الكهرباء في بطاريات، وهذا يقلل الكلفة والصيانة.

خامسًا: مثال سريع لحساب العائد

1) احسب التوفير السنوي

التوفير السنوي ≈ الطاقة التي ستغطيها الشمس سنويًا (kWh) × سعر الكيلوواط-ساعة

إذا كنت تستخدم ديزل بدل الشبكة، يمكن مقارنة التوفير بمصاريف الوقود والصيانة (بحسب واقع المزرعة).

2) احسب فترة الاسترداد

فترة الاسترداد (بالسنوات) = تكلفة النظام ÷ التوفير السنوي

مثال مبسط

• نظام يغطي 6,000 kWh سنويًا
• سعر الكهرباء 0.20 (عملة)/kWh
• التوفير السنوي = 6,000 × 0.20 = 1,200
• تكلفة النظام = 6,000
• فترة الاسترداد = 6,000 ÷ 1,200 = 5 سنوات

وبذلك تعرف بسرعة هل المشروع يناسب ميزانيتك وخطتك.

ملاحظة: في حسابات الضخ الشمسي، هناك أدلة تركز على مبدأ “ميزان الطاقة” بين المورد الشمسي، منظومة الألواح/التحكم، وكفاءة المضخة وحمل الرفع، لأن هذا هو ما يحدد الأداء الفعلي.

سادسًا: قائمة تحقق قبل شراء أي نظام

1. اطلب من المورد تحديد: قدرة الألواح، قدرة العاكس، نوع الحماية، الضمانات
2. تأكد من وجود خطة تنظيف وصيانة بسيطة (الغبار يخفّض الإنتاج)
3. إن كان الهدف ريًّا: اذكر بوضوح عمق البئر/الرفع/التصرف المطلوب لأن ذلك يغيّر اختيار المضخة والحجم
4. قارن عرضين على الأقل، واطلب حساب إنتاج سنوي باستخدام أداة مثل PVWatts للموقع
5. ضع في ذهنك إدارة المياه: تشغيل أكثر لا يعني ربحًا أكثر دائمًا

الخلاصة

إذا حسبت أحمالك بدقة، ثم قدّرت إنتاج الشمس في موقعك، ستصل إلى حجم نظام مناسب دون مبالغة. بعد ذلك يصبح قرار الشراء أبسط: هل التوفير السنوي يستحق تكلفة التركيب؟ وهل تشغيل المزرعة يعتمد على النهار أم الليل؟ وأخيرًا تأكد أن تصميم النظام يطابق احتياجك الحقيقي، خصوصًا في ضخ المياه.