Future of water pumps in Egypt using solar energy مستقبل مضخات المياه في مصر باستخدام الطاقة الشمسية

                                                  Dr.-Ing. Hani El Nokraschy                            
                                              
                                                          

-  ENFRWC

Pumps are a complicated piece of equipment. Many engineers do not understand clearly how a pump works. In many cases it is quite easy to reduce energy demand for pumping (important when using PV because the power is limited), however, most users of pumps do not know how to do it.

PV-water pumping is extremely useful in desert regions where electricity is not available. Nowadays also pumping ground water in the delta is essential because the Nile water is not sufficient. PV-Pumping is useful here too to replace diesel-generator units.

There are two independent parameters that have to be known for pumping:

· The water quantity “Q” to be pumped (Cubic meter/sec)

· The head “H”, it is the difference from the lower water level to the higher water level + Flow losses

These two parameters give the power for the driving motor

In nearly all these cases a submergible pump with integrated electric motor has to be used (always if the water depth is more than 8 meters). Here comes the question:

1.       Use a standard 3-phase AC motor with water proof connected cable.
OR

2.       Use a DC motor with ordered water proof cable connection.

The first one is cheaper but you have to convert the DC electricity from the PV panels to 3-phase AC electricity which means other costs. Also the AC motor needs about 6 times its nominal current to start up, which is usually not available at the PV supply. Therefore it will need a special starter (perhaps Star-Delta will be sufficient).

Solution No. 2 needs a voltage and current regulator to adapt the PV-electricity to the demand of the DC motor for the pump.

The ministry will have to investigate which type shall be used as standard in Egypt; and produce a sheet “Egyptian Standard for PV-Pumping”. Standardization is the key for successful industrialization. However, it must be “future oriented” to provide flexibility für still unknown future development.

Pumping and Water-storing:

In General farmers prefer to irrigate their fields in the night to prevent strong evaporation due to sun rays and hot earth. This is possible with PV-Pumping if a water storage tank is situated high enough to supply water in the night when the pump is not working.

Alternatively using batteries to drive the pump in the night is probably much more expensive.

CSP for water pumping:

The relation between CSP and water pumping is not clear for me.

a)      Usually the water wells in the desert are situated quit isolated. Accordingly using PV panels near the well to drive a pump is the most economical solution. It will be more economical if standardized.

b)      In some cases like the Oasis and the East Owinat area, there is a moderate demand for electricity to drive some industry (fruit processing) and provide services for settlements (Lighting, Air conditioning, refrigerators) besides pumping.

If this demand is 15 to 20 MW and projected to increase in the near future, then it is more economical to install a standardized 20 MW CSP power station with 14 hours heat storage in accordance with the “National Egyptian Solar Standard” (NESS) in a central place and provide space for extension 4 times 20 MW NESS power stations.

 In this case relatively short connection lines will transport the electricity to the demand points, pumps, houses, workshops, airport, etc. These lines will be much cheaper than long lines from the Nile valley and will produce much less transportation losses. (lines from the Nile valley is the solution adopted till now by the MoEE).

Dr.-Ing. Hani El Nokraschy

NOKRASCHY ENGINEERING GmbH

E-Mail: HN@nokraschy.net

www.nokraschy.net;  www.menarec.org

المضخات قطعة معقدة من المعدات. العديد من المهندسين لا يفهمون بوضوح كيف تعمل المضخة. في كثير من الحالات ، من السهل جداً تقليل الطلب على الطاقة من أجل الضخ (مهم عند استخدام الكهروضوئية لأن الطاقة محدودة) ، ومع ذلك ، لا يعرف معظم مستخدمي المضخات كيفية القيام بذلك.  مستقبل مضخات المياه في مصر ياستخدام لبطاقة الشمسية

إن ضخ المياه بالبخارPV مفيد للغاية في المناطق الصحراوية حيث الكهرباء غير متوفرة. في الوقت الحاضر ضخ المياه الجوفية في الدلتا أمر ضروري لأن مياه النيل ليست كافية. الضخ PV مفيد هنا أيضا لاستبدال وحدات مولدات الديزل.

هناك معلومتان مستقلتان يجب معرفتهما عن الضخ:

• كمية المياه "Q" التي سيتم ضخها (متر مكعب / ثانية)

• الرأس "H" ، إنه الفرق من مستوى الماء الأدنى إلى مستوى الماء المرتفع + خسائر التدفق

هذه المعلومتين تعطي القوة لمحرك القيادة

في جميع هذه الحالات تقريبًا ، يجب استخدام مضخة غاطسة ذات محرك كهربائي مدمج (دائمًا إذا كان عمق المياه أكثر من 8 أمتار). هنا يأتي السؤال:

1. استخدم محرك AC قياسي ثلاثي الأطوار مع كابل متصل بالماء.

أو

2. استخدم محرك تيار مستمر بموصل كابل مقاوم للماء.

الاول  أرخص لكن عليك تحويل التيار الكهربائي DC من الألواح الكهروضوئية إلى 3 مراحل AC الكهرباء مما يعني تكاليف أخرى. كما يحتاج محرك التيار المتردد إلى حوالي 6 أضعاف تياره الاسمي لبدء التشغيل ، عادة لا يتوفر في الإمداد الكهروضوئي. لذلك سوف تحتاج إلى بداية خاصة (ربما يكون ستار-دلتا كافياً).

يحتاج الحل رقم 2 إلى منظم التيار الكهربائي والجهد لتكييف الكهرباء الكهروضوئية مع الطلب على محرك DC للمضخة.

يجب على الوزارة التحقيق في أي نوع يستخدم كمعيار في مصر ؛ وإنتاج ورقة "القياسية المصرية لضخ PV". التوحيد القياسي مفتاح التصنيع الناجح. ومع ذلك ، يجب أن تكون "موجهة نحو المستقبل" لتوفير المرونة اللازمة للتنمية المستقبلية غير المعروفة.

الضخ و تخزين المياه

بشكل عام ، يفضل المزارعون ري حقولهم في الليل لمنع التبخر القوي بسبب أشعة الشمس والأرض الحارة. هذا ممكن مع PV-Pumping إذا كان خزان تخزين المياه يقع بدرجة كافية لتزويد الماء في الليل عندما لا تعمل المضخة.

بدلا من ذلك استخدام البطاريات لدفع المضخة في الليل ربما أكثر تكلفة.

CSP لضخ المياه

العلاقة بين CSP وضخ المياه ليست واضحة بالنسبة لي.

أ) عادةً ما تقع آبار المياه في الصحراء معزولة. تبعاً لذلك ، فإن استخدام الألواح الكهروضوئية بالقرب من البئر لقيادة المضخة الحل الأكثر اقتصادية. سيكون أكثر اقتصادا إذا كان موحد.

ب) في بعض الحالات مثل الواحة ومنطقة شرق العوينات ، هناك طلب معتدل على الكهرباء لدفع بعض الصناعات (تجهيز الفاكهة) وتوفير الخدمات للمستوطنات (الإضاءة وتكييف الهواء والثلاجات) بجانب الضخ. إذا كان الطلب يتراوح من 15 إلى 20 ميجاوات ومن المتوقع أن يزداد في المستقبل القريب ، يكون من الأكثر اقتصادا تركيب محطة توليد طاقة قياسية بقوة 20 ميجاوات ، مع تخزين حراري لمدة 14 ساعة وفقا لـ National Solar Standard Standard NESS في مكان مركزي وتوفير مساحة للتمديد 4 مرات محطات الطاقة NESS 20 ميجاوات.

 في هذه الحالة ، ستقوم خطوط الاتصال القصيرة نسبياً بنقل الكهرباء إلى نقاط الطلب ، والمضخات ، والمنازل ، وورش العمل ، والمطار ، وما إلى ذلك. هذه الخطوط ستكون أرخص بكثير من الخطوط الطويلة من وادي النيل وستنتج خسائر أقل بكثير في النقل. (الخطوط من وادي النيل الحل الذي اعتمدته حتى الآن وزارة الكهرباء والطافة المتجددة).

 سبع سنوات في خدمة القطاع الناشيء                                 

  ENFRWC Seven years serving RE & Water