Capítulo 50 / Chapter 50

Riego Agrícola con Energía Solar

31.1 Introducción al Riego Solar

El riego agrícola con energía solar combina los sistemas de bombeo solar fotovoltaico con técnicas de riego eficiente. Esta combinación es ideal porque la mayor demanda de agua de los cultivos coincide con los meses de mayor radiación solar, permitiendo un aprovechamiento óptimo de la energía generada.

La integración de sistemas solares con redes de riego presurizado (como goteo o aspersión) permite a los agricultores reducir drásticamente los costes operativos asociados al diésel o a la red eléctrica, aumentando la rentabilidad de las explotaciones agrícolas.

Riego Agrícola Solar Solener - Máxima Eficiencia Hídrica y Energética

31.2 Tipos de Sistemas de Riego

La elección del sistema de riego depende del cultivo, la topografía, la calidad del agua y la disponibilidad de recursos:

Sistema	Eficiencia	Presión Requerida	Aplicación Principal
Riego por Goteo	90 - 95%	0.5 - 1.5 bar	Frutales, hortalizas, invernaderos
Riego por Aspersión	75 - 85%	2.5 - 4.5 bar	Cereales, forrajes, cultivos extensivos
Microaspersión	85 - 90%	1.0 - 2.0 bar	Frutales, viveros
Riego por Superficie	50 - 70%	Gravedad (0 bar)	Cultivos extensivos, arroz

31.3 Necesidades Hídricas de los Cultivos

Para dimensionar correctamente el sistema, es fundamental calcular la evapotranspiración del cultivo (ETc), que representa la cantidad de agua que el cultivo consume y transpira.

Fórmula de la Evapotranspiración del Cultivo:
ETc = ETo × Kc

Donde:
ETc = Evapotranspiración del cultivo (mm/día)
ETo = Evapotranspiración de referencia (datos climáticos locales)
Kc = Coeficiente del cultivo (varía según la etapa de crecimiento)

Ejemplo de Coeficientes Kc:
- Tomate: 0.6 (inicial) a 1.15 (desarrollo medio)
- Maíz: 0.4 (inicial) a 1.20 (desarrollo medio)
- Cítricos: 0.7 a 1.1 (dependiendo de la cobertura)

31.4 Diseño del Riego por Goteo

El riego por goteo es el más eficiente y el más utilizado en sistemas solares debido a su baja exigencia de presión, lo que reduce la potencia de bombeo necesaria.

Emisores: Goteros autocompensantes (recomendados para terrenos irregulares) o no autocompensantes.
Tuberías laterales: Polietileno (PE) de 16 mm o 20 mm de diámetro.
Espaciado: Depende del marco de plantación del cultivo.
Caudal del gotero: Típicamente entre 2 y 8 litros/hora.

31.5 Filtrado del Agua de Riego

La filtración es crítica, especialmente en el riego por goteo, para evitar la obstrucción de los emisores por partículas físicas, algas o precipitados químicos.

Tipo de Filtro	Retención	Aplicación
Filtro de Arena	Materia orgánica, algas	Aguas superficiales (ríos, embalses)
Filtro de Malla	Partículas inorgánicas (arena)	Aguas de pozo, complemento a arena
Filtro de Discos	Partículas mixtas	Uso general, alta eficiencia, lavado fácil

31.6 Fertirrigación

La fertirrigación consiste en la aplicación de fertilizantes disueltos en el agua de riego. Los sistemas solares pueden integrar fácilmente equipos de inyección de fertilizantes.

Inyector Venturi: Simple, económico, pero genera pérdida de carga.
Tanque de fertilización: By-pass donde el agua disuelve el fertilizante.
Bombas dosificadoras: Inyección precisa y controlada, ideal para grandes instalaciones.

31.7 Cálculo del Caudal de Bombeo para Riego

Caudal requerido por la bomba:
Q = (ETc × A × 10) / (t × Ef)

Donde:
Q = Caudal de la bomba (m³/h)
ETc = Evapotranspiración del cultivo en el mes de máxima demanda (mm/día)
A = Área a regar (hectáreas)
10 = Factor de conversión (de mm·ha a m³)
t = Horas de riego diarias (horas de sol efectivas, ej. 8 h)
Ef = Eficiencia del sistema de riego (0.90 para goteo)

Ejemplo:
Cultivo: Tomate (ETc = 6 mm/día)
Área: 2 hectáreas
Horas de sol: 8 h
Eficiencia goteo: 0.90
Q = (6 × 2 × 10) / (8 × 0.90) = 120 / 7.2 = 16.67 m³/h

31.8 Automatización y Control

Para optimizar el riego solar sin necesidad de baterías ni supervisión constante, se utilizan programadores de riego alimentados por pequeños paneles solares o pilas.

Electroválvulas: Abren y cierran los sectores de riego automáticamente.
Programadores: Gestionan los tiempos de riego según la hora del día.
Sensores de humedad: Interrumpen el riego si el suelo ya tiene suficiente humedad o si llueve.
Variadores de frecuencia (VFD): Ajustan la velocidad de la bomba solar para mantener la presión constante en la red de riego.

31.9 Ventajas del Riego Solar

Sincronía perfecta: Los cultivos necesitan más agua cuando hay más sol (verano).
Coste operativo casi nulo: Tras la inversión inicial, la energía es gratuita.
Independencia energética: Ideal para fincas alejadas de la red eléctrica.
Sostenibilidad: Reduce la huella de carbono de la producción agrícola.
Subvenciones: En muchos países, las instalaciones de riego solar cuentan con ayudas gubernamentales.

31.10 Ejemplo Práctico: Viñedo de 5 Hectáreas

Datos del Proyecto:
- Cultivo: Viñedo (Riego por goteo)
- Superficie: 5 hectáreas
- Profundidad del pozo: 80 m
- ETc máxima (Julio): 5.5 mm/día
- Horas de riego solar: 9 horas/día

Cálculos:
1. Caudal: Q = (5.5 × 5 × 10) / (9 × 0.90) = 34.0 m³/h
2. Altura Manométrica: 80 m (pozo) + 20 m (pérdidas) + 15 m (presión goteo) = 115 m
3. Potencia Hidráulica: Ph = (34 × 115) / 367 = 10.6 kW
4. Potencia Eléctrica (η=0.75): Pe = 10.6 / 0.75 = 14.1 kW
5. Potencia Solar (Factor 1.3): Pfv = 14.1 × 1.3 = 18.3 kWp

Equipamiento Solener:
- 56 Paneles de 330 Wp
- Variador de frecuencia solar de 15 kW con MPPT
- Bomba sumergible de 15 kW

Resumen del Capítulo 31: El riego agrícola con energía solar es la aplicación más rentable de la energía fotovoltaica en el sector primario. La coincidencia entre la máxima radiación solar y la máxima demanda hídrica de los cultivos permite diseñar sistemas directos sin baterías. El riego por goteo es el aliado perfecto por su alta eficiencia y baja exigencia de presión. Un correcto cálculo de la evapotranspiración (ETc) y un sistema de filtrado adecuado son claves para el éxito y la longevidad de la instalación.

31.1 Introduction à l'Irrigation Solaire

L'irrigation agricole à l'énergie solaire combine les systèmes de pompage solaire photovoltaïque avec des techniques d'irrigation efficaces. Cette combinaison est idéale car la plus grande demande en eau des cultures coïncide avec les mois de plus fort ensoleillement, permettant une utilisation optimale de l'énergie générée.

L'intégration de systèmes solaires avec des réseaux d'irrigation sous pression (comme le goutte-à-goutte ou l'aspersion) permet aux agriculteurs de réduire drastiquement les coûts opérationnels associés au diesel ou au réseau électrique, augmentant la rentabilité des exploitations agricoles.

Irrigation Agricole Solaire Solener - Efficacité Hydrique et Énergétique Maximale

31.2 Types de Systèmes d'Irrigation

Le choix du système d'irrigation dépend de la culture, de la topographie, de la qualité de l'eau et de la disponibilité des ressources:

Système	Efficacité	Pression Requise	Application Principale
Goutte-à-goutte	90 - 95%	0.5 - 1.5 bar	Arbres fruitiers, légumes, serres
Aspersion	75 - 85%	2.5 - 4.5 bar	Céréales, fourrages, cultures extensives
Micro-aspersion	85 - 90%	1.0 - 2.0 bar	Arbres fruitiers, pépinières
Irrigation de surface	50 - 70%	Gravité (0 bar)	Cultures extensives, riz

31.3 Besoins en Eau des Cultures

Pour dimensionner correctement le système, il est fondamental de calculer l'évapotranspiration de la culture (ETc), qui représente la quantité d'eau que la culture consomme et transpire.

Formule de l'Évapotranspiration de la Culture:
ETc = ETo × Kc

Où:
ETc = Évapotranspiration de la culture (mm/jour)
ETo = Évapotranspiration de référence (données climatiques locales)
Kc = Coefficient de la culture (varie selon le stade de croissance)

Exemple de Coefficients Kc:
- Tomate: 0.6 (initial) à 1.15 (mi-saison)
- Maïs: 0.4 (initial) à 1.20 (mi-saison)
- Agrumes: 0.7 à 1.1 (selon la couverture)

31.4 Conception de l'Irrigation Goutte-à-goutte

Le goutte-à-goutte est le plus efficace et le plus utilisé dans les systèmes solaires en raison de sa faible exigence de pression, ce qui réduit la puissance de pompage nécessaire.

Émetteurs: Goutteurs auto-régulants (recommandés pour terrains irréguliers) ou non auto-régulants.
Tuyaux latéraux: Polyéthylène (PE) de 16 mm ou 20 mm de diamètre.
Espacement: Dépend de la densité de plantation de la culture.
Débit du goutteur: Typiquement entre 2 et 8 litres/heure.

31.5 Filtration de l'Eau d'Irrigation

La filtration est critique, surtout en goutte-à-goutte, pour éviter l'obstruction des émetteurs par des particules physiques, des algues ou des précipités chimiques.

Type de Filtre	Rétention	Application
Filtre à Sable	Matière organique, algues	Eaux de surface (rivières, réservoirs)
Filtre à Tamis	Particules inorganiques (sable)	Eaux de puits, complément au sable
Filtre à Disques	Particules mixtes	Usage général, haute efficacité, lavage facile

31.6 Fertirrigation

La fertirrigation consiste en l'application d'engrais dissous dans l'eau d'irrigation. Les systèmes solaires peuvent facilement intégrer des équipements d'injection d'engrais.

Injecteur Venturi: Simple, économique, mais génère une perte de charge.
Réservoir de fertilisation: By-pass où l'eau dissout l'engrais.
Pompes doseuses: Injection précise et contrôlée, idéale pour grandes installations.

31.7 Calcul du Débit de Pompage pour l'Irrigation

Débit requis par la pompe:
Q = (ETc × A × 10) / (t × Ef)

Où:
Q = Débit de la pompe (m³/h)
ETc = Évapotranspiration de la culture au mois de demande max (mm/jour)
A = Surface à irriguer (hectares)
10 = Facteur de conversion (de mm·ha à m³)
t = Heures d'irrigation quotidiennes (heures de soleil, ex. 8 h)
Ef = Efficacité du système d'irrigation (0.90 pour goutte-à-goutte)

Exemple:
Culture: Tomate (ETc = 6 mm/jour)
Surface: 2 hectares
Heures de soleil: 8 h
Efficacité: 0.90
Q = (6 × 2 × 10) / (8 × 0.90) = 120 / 7.2 = 16.67 m³/h

31.8 Automatisation et Contrôle

Pour optimiser l'irrigation solaire sans batteries ni supervision constante, on utilise des programmateurs d'irrigation alimentés par de petits panneaux solaires ou des piles.

Électrovannes: Ouvrent et ferment les secteurs d'irrigation automatiquement.
Programmateurs: Gèrent les temps d'irrigation selon l'heure.
Capteurs d'humidité: Interrompent l'irrigation si le sol est assez humide.
Variateurs de fréquence (VFD): Ajustent la vitesse de la pompe solaire pour maintenir la pression.

31.9 Avantages de l'Irrigation Solaire

Synchronie parfaite: Les cultures ont besoin de plus d'eau quand il y a plus de soleil.
Coût opérationnel quasi nul: Après l'investissement, l'énergie est gratuite.
Indépendance énergétique: Idéal pour fermes éloignées du réseau.
Durabilité: Réduit l'empreinte carbone de la production agricole.
Subventions: Aides gouvernementales fréquentes pour ces installations.

31.10 Exemple Pratique: Vignoble de 5 Hectares

Données du Projet:
- Culture: Vignoble (Goutte-à-goutte)
- Surface: 5 hectares
- Profondeur du puits: 80 m
- ETc max (Juillet): 5.5 mm/jour
- Heures d'irrigation solaire: 9 heures/jour

Calculs:
1. Débit: Q = (5.5 × 5 × 10) / (9 × 0.90) = 34.0 m³/h
2. HMT: 80 m + 20 m (pertes) + 15 m (pression) = 115 m
3. Puissance Hydraulique: Ph = (34 × 115) / 367 = 10.6 kW
4. Puissance Électrique (η=0.75): Pe = 10.6 / 0.75 = 14.1 kW
5. Puissance Solaire (Facteur 1.3): Pfv = 14.1 × 1.3 = 18.3 kWp

Équipement Solener:
- 56 Panneaux de 330 Wp
- Variateur solaire 15 kW avec MPPT
- Pompe immergée 15 kW

Résumé du Chapitre 31: L'irrigation agricole solaire est l'application la plus rentable du photovoltaïque dans le secteur primaire. La coïncidence entre le maximum de radiation solaire et la demande hydrique maximale permet des systèmes directs sans batteries. Le goutte-à-goutte est l'allié parfait. Un calcul correct de l'ETc et une filtration adéquate sont les clés du succès.

31.1 Introduction to Solar Irrigation

Agricultural irrigation with solar energy combines photovoltaic solar pumping systems with efficient irrigation techniques. This combination is ideal because the highest water demand of crops coincides with the months of highest solar radiation, allowing optimal use of the generated energy.

Integrating solar systems with pressurized irrigation networks (such as drip or sprinkler) allows farmers to drastically reduce operating costs associated with diesel or the electrical grid, increasing the profitability of agricultural operations.

Solar Agricultural Irrigation Solener - Maximum Water and Energy Efficiency

31.2 Types of Irrigation Systems

The choice of irrigation system depends on the crop, topography, water quality, and resource availability:

System	Efficiency	Required Pressure	Main Application
Drip Irrigation	90 - 95%	0.5 - 1.5 bar	Orchards, vegetables, greenhouses
Sprinkler Irrigation	75 - 85%	2.5 - 4.5 bar	Cereals, forage, extensive crops
Micro-sprinkler	85 - 90%	1.0 - 2.0 bar	Orchards, nurseries
Surface Irrigation	50 - 70%	Gravity (0 bar)	Extensive crops, rice

31.3 Crop Water Requirements

To correctly size the system, it is fundamental to calculate the crop evapotranspiration (ETc), which represents the amount of water the crop consumes and transpires.

Crop Evapotranspiration Formula:
ETc = ETo × Kc

Where:
ETc = Crop evapotranspiration (mm/day)
ETo = Reference evapotranspiration (local climate data)
Kc = Crop coefficient (varies by growth stage)

Example Kc Coefficients:
- Tomato: 0.6 (initial) to 1.15 (mid-season)
- Corn: 0.4 (initial) to 1.20 (mid-season)
- Citrus: 0.7 to 1.1 (depending on canopy cover)

31.4 Drip Irrigation Design

Drip irrigation is the most efficient and widely used in solar systems due to its low pressure requirement, which reduces the necessary pumping power.

Emitters: Pressure-compensating drippers (recommended for uneven terrain) or non-compensating.
Lateral pipes: Polyethylene (PE) of 16 mm or 20 mm diameter.
Spacing: Depends on the crop's planting layout.
Dripper flow rate: Typically between 2 and 8 liters/hour.

31.5 Irrigation Water Filtration

Filtration is critical, especially in drip irrigation, to prevent emitter clogging from physical particles, algae, or chemical precipitates.

Filter Type	Retention	Application
Sand Filter	Organic matter, algae	Surface waters (rivers, reservoirs)
Screen Filter	Inorganic particles (sand)	Well water, complement to sand
Disk Filter	Mixed particles	General use, high efficiency, easy flushing

31.6 Fertigation

Fertigation consists of applying fertilizers dissolved in the irrigation water. Solar systems can easily integrate fertilizer injection equipment.

Venturi Injector: Simple, economical, but causes head loss.
Fertilizer Tank: By-pass where water dissolves the fertilizer.
Dosing Pumps: Precise and controlled injection, ideal for large installations.

31.7 Pumping Flow Calculation for Irrigation

Required pump flow:
Q = (ETc × A × 10) / (t × Ef)

Where:
Q = Pump flow (m³/h)
ETc = Crop evapotranspiration in peak demand month (mm/day)
A = Area to irrigate (hectares)
10 = Conversion factor (from mm·ha to m³)
t = Daily irrigation hours (effective sun hours, e.g., 8 h)
Ef = Irrigation system efficiency (0.90 for drip)

Example:
Crop: Tomato (ETc = 6 mm/day)
Area: 2 hectares
Sun hours: 8 h
Drip efficiency: 0.90
Q = (6 × 2 × 10) / (8 × 0.90) = 120 / 7.2 = 16.67 m³/h

31.8 Automation and Control

To optimize solar irrigation without batteries or constant supervision, irrigation programmers powered by small solar panels or batteries are used.

Solenoid Valves: Open and close irrigation sectors automatically.
Programmers: Manage irrigation times according to the time of day.
Moisture Sensors: Interrupt irrigation if soil is moist enough or if it rains.
Variable Frequency Drives (VFD): Adjust solar pump speed to maintain constant network pressure.

31.9 Advantages of Solar Irrigation

Perfect Synchrony: Crops need more water when there is more sun (summer).
Near-zero Operating Cost: After initial investment, energy is free.
Energy Independence: Ideal for farms far from the electrical grid.
Sustainability: Reduces the carbon footprint of agricultural production.
Subsidies: In many countries, solar irrigation installations receive government aid.

31.10 Practical Example: 5-Hectare Vineyard

Project Data:
- Crop: Vineyard (Drip irrigation)
- Area: 5 hectares
- Well depth: 80 m
- Peak ETc (July): 5.5 mm/day
- Solar irrigation hours: 9 hours/day

Calculations:
1. Flow: Q = (5.5 × 5 × 10) / (9 × 0.90) = 34.0 m³/h
2. Total Head: 80 m (well) + 20 m (losses) + 15 m (drip pressure) = 115 m
3. Hydraulic Power: Ph = (34 × 115) / 367 = 10.6 kW
4. Electrical Power (η=0.75): Pe = 10.6 / 0.75 = 14.1 kW
5. Solar Power (Factor 1.3): Ppv = 14.1 × 1.3 = 18.3 kWp

Solener Equipment:
- 56 Panels of 330 Wp
- 15 kW solar VFD with MPPT
- 15 kW submersible pump

Chapter 31 Summary: Agricultural solar irrigation is the most profitable application of photovoltaics in the primary sector. The coincidence between peak solar radiation and peak crop water demand allows designing direct systems without batteries. Drip irrigation is the perfect ally due to its high efficiency and low pressure requirement. Correct ETc calculation and proper filtration are keys to success.

31.1 مقدمة عن الري بالطاقة الشمسية

يجمع الري الزراعي بالطاقة الشمسية بين أنظمة الضخ الشمسي الكهروضوئي وتقنيات الري الفعالة. هذا المزيج مثالي لأن أعلى طلب على المياه للمحاصيل يتزامن مع أشهر الذروة للإشعاع الشمسي، مما يتيح الاستخدام الأمثل للطاقة المولدة.

يتيح دمج الأنظمة الشمسية مع شبكات الري المضغوطة (مثل التنقيط أو الرش) للمزارعين تقليل تكاليف التشغيل المرتبطة بالديزل أو الشبكة الكهربائية بشكل كبير، مما يزيد من ربحية العمليات الزراعية.

الري الزراعي بالطاقة الشمسية Solener - أقصى كفاءة مائية وطاقة

31.2 أنواع أنظمة الري

يعتمد اختيار نظام الري على المحصول، والتضاريس، وجودة المياه، وتوافر الموارد:

النظام	الكفاءة	الضغط المطلوب	التطبيق الرئيسي
الري بالتنقيط	90 - 95%	0.5 - 1.5 بار	البساتين، الخضروات، البيوت البلاستيكية
الري بالرش	75 - 85%	2.5 - 4.5 بار	الحبوب، الأعلاف، المحاصيل الواسعة
الري بالرش المصغر	85 - 90%	1.0 - 2.0 بار	البساتين، المشاتل
الري السطحي	50 - 70%	الجاذبية (0 بار)	المحاصيل الواسعة، الأرز

31.3 الاحتياجات المائية للمحاصيل

لتحجيم النظام بشكل صحيح، من الأساسي حساب البخر-نتح للمحصول (ETc)، والذي يمثل كمية المياه التي يستهلكها المحصول وينتجها.

معادلة البخر-نتح للمحصول:
ETc = ETo × Kc

حيث:
ETc = البخر-نتح للمحصول (ملم/يوم)
ETo = البخر-نتح المرجعي (بيانات المناخ المحلي)
Kc = معامل المحصول (يختلف حسب مرحلة النمو)

أمثلة على معاملات Kc:
- الطماطم: 0.6 (ابتدائي) إلى 1.15 (منتصف الموسم)
- الذرة: 0.4 (ابتدائي) إلى 1.20 (منتصف الموسم)
- الحمضيات: 0.7 إلى 1.1 (اعتماداً على تغطية المظلة)

31.4 تصميم الري بالتنقيط

الري بالتنقيط هو الأكثر كفاءة والأكثر استخداماً في الأنظمة الشمسية بسبب متطلبات الضغط المنخفضة، مما يقلل من طاقة الضخ اللازمة.

البواعث: نقاطات تعويض الضغط (موصى بها للتضاريس غير المستوية) أو غير معوضة.
الأنابيب الجانبية: بولي إيثيلين (PE) بقطر 16 ملم أو 20 ملم.
التباعد: يعتمد على تخطيط زراعة المحصول.
معدل تدفق النقطة: عادة بين 2 و 8 لتر/ساعة.

31.5 ترشيح مياه الري

الترشيح أمر بالغ الأهمية، خاصة في الري بالتنقيط، لمنع انسداد البواعث بسبب الجسيمات المادية، أو الطحالب، أو الرواسب الكيميائية.

نوع الفلتر	الاحتجاز	التطبيق
فلتر الرمل	المواد العضوية، الطحالب	المياه السطحية (الأنهار، الخزانات)
فلتر الشبكة	الجسيمات غير العضوية (الرمل)	مياه الآبار، مكمل للرمل
فلتر الأقراص	الجسيمات المختلطة	الاستخدام العام، كفاءة عالية، غسل سهل

31.6 التسميد مع الري (Fertigation)

يتكون التسميد مع الري من تطبيق الأسمدة المذابة في مياه الري. يمكن للأنظمة الشمسية دمج معدات حقن الأسمدة بسهولة.

حاقن فينتوري: بسيط، اقتصادي، لكنه يسبب فقدان في الضغط.
خزان التسميد: مسار جانبي حيث يذيب الماء السماد.
مضخات الجرعات: حقن دقيق ومتحكم به، مثالي للمنشآت الكبيرة.

31.7 حساب تدفق الضخ للري

التدفق المطلوب للمضخة:
Q = (ETc × A × 10) / (t × Ef)

حيث:
Q = تدفق المضخة (م³/ساعة)
ETc = البخر-نتح للمحصول في شهر الذروة (ملم/يوم)
A = المساحة المراد ريها (هكتار)
10 = معامل التحويل (من mm·ha إلى m³)
t = ساعات الري اليومية (ساعات الشمس الفعلية، مثلاً 8 ساعات)
Ef = كفاءة نظام الري (0.90 للتنقيط)

مثال:
المحصول: طماطم (ETc = 6 ملم/يوم)
المساحة: 2 هكتار
ساعات الشمس: 8 ساعات
كفاءة التنقيط: 0.90
Q = (6 × 2 × 10) / (8 × 0.90) = 120 / 7.2 = 16.67 م³/ساعة

31.8 الأتمتة والتحكم

لتحسين الري الشمسي بدون بطاريات أو إشراف مستمر، يتم استخدام مبرمجات الري التي تعمل بألواح شمسية صغيرة أو بطاريات.

الصمامات الكهرومغناطيسية: تفتح وتغلق قطاعات الري تلقائياً.
المبرمجات: تدير أوقات الري حسب الوقت من اليوم.
مستشعرات الرطوبة: توقف الري إذا كانت التربة رطبة بدرجة كافية.
محركات التردد المتغير (VFD): تضبط سرعة المضخة الشمسية للحفاظ على ضغط ثابت.

31.9 مزايا الري بالطاقة الشمسية

التزامن المثالي: تحتاج المحاصيل إلى المزيد من الماء عندما يكون هناك المزيد من الشمس.
تكلفة تشغيل شبه معدومة: بعد الاستثمار الأولي، تكون الطاقة مجانية.
الاستقلال في مجال الطاقة: مثالي للمزارع البعيدة عن الشبكة.
الاستدامة: يقلل من البصمة الكربونية للإنتاج الزراعي.
الإعانات: في العديد من البلدان، تتلقى منشآت الري الشمسية مساعدات حكومية.

31.10 مثال عملي: كرم عنب بمساحة 5 هكتارات

بيانات المشروع:
- المحصول: كرم عنب (ري بالتنقيط)
- المساحة: 5 هكتارات
- عمق البئر: 80 م
- البخر-نتح الأقصى (يوليو): 5.5 ملم/يوم
- ساعات الري الشمسي: 9 ساعات/يوم

الحسابات:
1. التدفق: Q = (5.5 × 5 × 10) / (9 × 0.90) = 34.0 م³/ساعة
2. الارتفاع الكلي: 80 م (بئر) + 20 م (خسائر) + 15 م (ضغط) = 115 م
3. القدرة الهيدروليكية: Ph = (34 × 115) / 367 = 10.6 كيلوواط
4. القدرة الكهربائية (η=0.75): Pe = 10.6 / 0.75 = 14.1 كيلوواط
5. القدرة الشمسية (معامل 1.3): Ppv = 14.1 × 1.3 = 18.3 كيلوواط ذروة

معدات Solener:
- 56 لوحاً بقدرة 330 واط ذروة
- محرك تردد متغير شمسي 15 كيلوواط مع MPPT
- مضخة غاطسة 15 كيلوواط

ملخص الفصل 31: الري الزراعي بالطاقة الشمسية هو التطبيق الأكثر ربحية للطاقة الكهروضوئية في القطاع الأساسي. يتيح التزامن بين ذروة الإشعاع الشمسي وذروة الطلب على المياه تصميم أنظمة مباشرة بدون بطاريات. الري بالتنقيط هو الحليف المثالي. الحساب الصحيح للبخر-نتح والترشيح المناسب هما مفتاح النجاح.

31.1 مقدمه‌ای بر آبیاری خورشیدی

آبیاری کشاورزی با انرژی خورشیدی، سیستم‌های پمپاژ خورشیدی فتوولتائیک را با تکنیک‌های آبیاری کارآمد ترکیب می‌کند. این ترکیب ایده‌آل است زیرا بیشترین تقاضای آب محصولات با ماه‌های بیشترین تابش خورشیدی همزمان است و امکان استفاده بهینه از انرژی تولید شده را فراهم می‌کند.

ادغام سیستم‌های خورشیدی با شبکه‌های آبیاری تحت فشار (مانند قطره‌ای یا بارانی) به کشاورزان اجازه می‌دهد تا هزینه‌های عملیاتی مرتبط با دیزل یا شبکه برق را به شدت کاهش دهند و سودآوری عملیات کشاورزی را افزایش دهند.

آبیاری کشاورزی خورشیدی Solener - حداکثر کارایی آب و انرژی

31.2 انواع سیستم‌های آبیاری

انتخاب سیستم آبیاری به محصول، توپوگرافی، کیفیت آب و در دسترس بودن منابع بستگی دارد:

سیستم	کارایی	فشار مورد نیاز	کاربرد اصلی
آبیاری قطره‌ای	90 - 95%	0.5 - 1.5 بار	باغ‌ها، سبزیجات، گلخانه‌ها
آبیاری بارانی	75 - 85%	2.5 - 4.5 بار	غلات، علوفه، محصولات گسترده
میکرو بارانی	85 - 90%	1.0 - 2.0 بار	باغ‌ها، گلخانه‌ها
آبیاری سطحی	50 - 70%	جاذبه (0 بار)	محصولات گسترده، برنج

31.3 نیاز آبی محصولات

برای اندازه‌گیری صحیح سیستم، محاسبه تبخیر و تعرق محصول (ETc) که نشان دهنده مقدار آبی است که محصول مصرف و تعرق می‌کند، اساسی است.

فرمول تبخیر و تعرق محصول:
ETc = ETo × Kc

که در آن:
ETc = تبخیر و تعرق محصول (میلی‌متر/روز)
ETo = تبخیر و تعرق مرجع (داده‌های اقلیمی محلی)
Kc = ضریب محصول (بر اساس مرحله رشد متفاوت است)

مثال ضرایب Kc:
- گوجه فرنگی: 0.6 (اولیه) تا 1.15 (اواسط فصل)
- ذرت: 0.4 (اولیه) تا 1.20 (اواسط فصل)
- مرکبات: 0.7 تا 1.1 (بسته به پوشش تاج)

31.4 طراحی آبیاری قطره‌ای

آبیاری قطره‌ای به دلیل نیاز به فشار کم، که توان پمپاژ مورد نیاز را کاهش می‌دهد، کارآمدترین و پرکاربردترین در سیستم‌های خورشیدی است.

قطره‌چکان‌ها: قطره‌چکان‌های جبران‌کننده فشار (توصیه شده برای زمین‌های ناهموار) یا غیر جبران‌کننده.
لوله‌های جانبی: پلی اتیلن (PE) با قطر 16 یا 20 میلی‌متر.
فاصله: بستگی به طرح کاشت محصول دارد.
دبی قطره‌چکان: معمولاً بین 2 تا 8 لیتر در ساعت.

31.5 فیلتراسیون آب آبیاری

فیلتراسیون، به ویژه در آبیاری قطره‌ای، برای جلوگیری از انسداد قطره‌چکان‌ها توسط ذرات فیزیکی، جلبک‌ها یا رسوبات شیمیایی حیاتی است.

نوع فیلتر	حفظ	کاربرد
فیلتر شنی	مواد آلی، جلبک‌ها	آب‌های سطحی (رودخانه‌ها، مخازن)
فیلتر توری	ذرات معدنی (شن)	آب چاه، مکمل شنی
فیلتر دیسکی	ذرات مخلوط	استفاده عمومی، کارایی بالا، شستشوی آسان

31.6 کودآبیاری (Fertigation)

کودآبیاری شامل استفاده از کودهای محلول در آب آبیاری است. سیستم‌های خورشیدی می‌توانند به راحتی تجهیزات تزریق کود را ادغام کنند.

تزریق‌کننده ونتوری: ساده، اقتصادی، اما باعث افت فشار می‌شود.
مخزن کود: مسیر بای‌پس که در آن آب کود را حل می‌کند.
پمپ‌های دوزینگ: تزریق دقیق و کنترل شده، ایده‌آل برای تأسیسات بزرگ.

31.7 محاسبه دبی پمپاژ برای آبیاری

دبی مورد نیاز پمپ:
Q = (ETc × A × 10) / (t × Ef)

که در آن:
Q = دبی پمپ (متر مکعب/ساعت)
ETc = تبخیر و تعرق محصول در ماه اوج تقاضا (میلی‌متر/روز)
A = مساحت برای آبیاری (هکتار)
10 = ضریب تبدیل (از mm·ha به m³)
t = ساعات آبیاری روزانه (ساعات آفتاب مؤثر، مثلاً 8 ساعت)
Ef = کارایی سیستم آبیاری (0.90 برای قطره‌ای)

مثال:
محصول: گوجه فرنگی (ETc = 6 میلی‌متر/روز)
مساحت: 2 هکتار
ساعات آفتاب: 8 ساعت
کارایی قطره‌ای: 0.90
Q = (6 × 2 × 10) / (8 × 0.90) = 120 / 7.2 = 16.67 متر مکعب/ساعت

31.8 اتوماسیون و کنترل

برای بهینه‌سازی آبیاری خورشیدی بدون باتری یا نظارت مداوم، از برنامه‌ریزهای آبیاری که توسط پنل‌های خورشیدی کوچک یا باتری‌ها تغذیه می‌شوند استفاده می‌شود.

شیرهای برقی: بخش‌های آبیاری را به طور خودکار باز و بسته می‌کنند.
برنامه‌ریزها: زمان‌های آبیاری را بر اساس زمان روز مدیریت می‌کنند.
سنسورهای رطوبت: در صورت مرطوب بودن خاک، آبیاری را متوقف می‌کنند.
درایوهای فرکانس متغیر (VFD): سرعت پمپ خورشیدی را برای حفظ فشار ثابت تنظیم می‌کنند.

31.9 مزایای آبیاری خورشیدی

هماهنگی کامل: محصولات زمانی که آفتاب بیشتری هست به آب بیشتری نیاز دارند.
هزینه عملیاتی نزدیک به صفر: پس از سرمایه‌گذاری اولیه، انرژی رایگان است.
استقلال انرژی: ایده‌آل برای مزارع دور از شبکه.
پایداری: ردپای کربن تولید کشاورزی را کاهش می‌دهد.
یارانه‌ها: در بسیاری از کشورها، تأسیسات آبیاری خورشیدی کمک‌های دولتی دریافت می‌کنند.

31.10 مثال عملی: تاکستان 5 هکتاری

داده‌های پروژه:
- محصول: تاکستان (آبیاری قطره‌ای)
- مساحت: 5 هکتار
- عمق چاه: 80 متر
- ETc اوج (ژوئیه): 5.5 میلی‌متر/روز
- ساعات آبیاری خورشیدی: 9 ساعت/روز

محاسبات:
1. دبی: Q = (5.5 × 5 × 10) / (9 × 0.90) = 34.0 متر مکعب/ساعت
2. ارتفاع کل: 80 متر (چاه) + 20 متر (تلفات) + 15 متر (فشار) = 115 متر
3. توان هیدرولیکی: Ph = (34 × 115) / 367 = 10.6 کیلووات
4. توان الکتریکی (η=0.75): Pe = 10.6 / 0.75 = 14.1 کیلووات
5. توان خورشیدی (ضریب 1.3): Ppv = 14.1 × 1.3 = 18.3 کیلووات پیک

تجهیزات Solener:
- 56 پنل 330 وات پیک
- درایو خورشیدی 15 کیلووات با MPPT
- پمپ غوطه‌ور 15 کیلووات

خلاصه فصل 31: آبیاری کشاورزی خورشیدی سودآورترین کاربرد فتوولتائیک در بخش اولیه است. همزمانی بین حداکثر تابش خورشیدی و حداکثر تقاضای آب محصول امکان طراحی سیستم‌های مستقیم بدون باتری را فراهم می‌کند. آبیاری قطره‌ای متحد کامل است. محاسبه صحیح ETc و فیلتراسیون مناسب کلید موفقیت است.

31.1 Introdução à Irrigação Solar

A irrigação agrícola com energia solar combina sistemas de bombeamento solar fotovoltaico com técnicas de irrigação eficiente. Esta combinação é ideal porque a maior demanda de água das culturas coincide com os meses de maior radiação solar, permitindo um aproveitamento ótimo da energia gerada.

A integração de sistemas solares com redes de irrigação pressurizada (como gotejamento ou aspersão) permite aos agricultores reduzir drasticamente os custos operacionais associados ao diesel ou à rede elétrica, aumentando a rentabilidade das explorações agrícolas.

Irrigação Agrícola Solar Solener - Máxima Eficiência Hídrica e Energética

31.2 Tipos de Sistemas de Irrigação

A escolha do sistema de irrigação depende da cultura, topografia, qualidade da água e disponibilidade de recursos:

Sistema	Eficiência	Pressão Requerida	Aplicação Principal
Irrigação por Gotejamento	90 - 95%	0.5 - 1.5 bar	Pomares, hortaliças, estufas
Irrigação por Aspersão	75 - 85%	2.5 - 4.5 bar	Cereais, forragens, culturas extensivas
Microaspersão	85 - 90%	1.0 - 2.0 bar	Pomares, viveiros
Irrigação por Superfície	50 - 70%	Gravidade (0 bar)	Culturas extensivas, arroz

31.3 Necessidades Hídricas das Culturas

Para dimensionar corretamente o sistema, é fundamental calcular a evapotranspiração da cultura (ETc), que representa a quantidade de água que a cultura consome e transpira.

Fórmula da Evapotranspiração da Cultura:
ETc = ETo × Kc

Onde:
ETc = Evapotranspiração da cultura (mm/dia)
ETo = Evapotranspiração de referência (dados climáticos locais)
Kc = Coeficiente da cultura (varia conforme a fase de crescimento)

Exemplo de Coeficientes Kc:
- Tomate: 0.6 (inicial) a 1.15 (meia estação)
- Milho: 0.4 (inicial) a 1.20 (meia estação)
- Citros: 0.7 a 1.1 (dependendo da cobertura)

31.4 Design de Irrigação por Gotejamento

A irrigação por gotejamento é a mais eficiente e mais usada em sistemas solares devido à sua baixa exigência de pressão, o que reduz a potência de bombeamento necessária.

Emissores: Gotejadores autocompensantes (recomendados para terrenos irregulares) ou não autocompensantes.
Tubos laterais: Polietileno (PE) de 16 mm ou 20 mm de diâmetro.
Espaçamento: Depende do layout de plantio da cultura.
Vazão do gotejador: Tipicamente entre 2 e 8 litros/hora.

31.5 Filtração da Água de Irrigação

A filtração é crítica, especialmente na irrigação por gotejamento, para evitar o entupimento dos emissores por partículas físicas, algas ou precipitados químicos.

Tipo de Filtro	Retenção	Aplicação
Filtro de Areia	Matéria orgânica, algas	Águas superficiais (rios, reservatórios)
Filtro de Tela	Partículas inorgânicas (areia)	Água de poço, complemento à areia
Filtro de Disco	Partículas mistas	Uso geral, alta eficiência, lavagem fácil

31.6 Fertirrigação

A fertirrigação consiste na aplicação de fertilizantes dissolvidos na água de irrigação. Sistemas solares podem integrar facilmente equipamentos de injeção de fertilizantes.

Injetor Venturi: Simples, econômico, mas causa perda de carga.
Tanque de fertilização: By-pass onde a água dissolve o fertilizante.
Bombas dosadoras: Injeção precisa e controlada, ideal para grandes instalações.

31.7 Cálculo da Vazão de Bombeamento para Irrigação

Vazão requerida pela bomba:
Q = (ETc × A × 10) / (t × Ef)

Onde:
Q = Vazão da bomba (m³/h)
ETc = Evapotranspiração da cultura no mês de pico (mm/dia)
A = Área a irrigar (hectares)
10 = Fator de conversão (de mm·ha para m³)
t = Horas de irrigação diárias (horas de sol efetivas, ex. 8 h)
Ef = Eficiência do sistema de irrigação (0.90 para gotejamento)

Exemplo:
Cultura: Tomate (ETc = 6 mm/dia)
Área: 2 hectares
Horas de sol: 8 h
Eficiência gotejamento: 0.90
Q = (6 × 2 × 10) / (8 × 0.90) = 120 / 7.2 = 16.67 m³/h

31.8 Automação e Controle

Para otimizar a irrigação solar sem baterias ou supervisão constante, usam-se programadores de irrigação alimentados por pequenos painéis solares ou pilhas.

Eletroválvulas: Abrem e fecham setores de irrigação automaticamente.
Programadores: Gerenciam os tempos de irrigação conforme a hora do dia.
Sensores de umidade: Interrompem a irrigação se o solo estiver úmido o suficiente.
Inversores de Frequência (VFD): Ajustam a velocidade da bomba solar para manter pressão constante.

31.9 Vantagens da Irrigação Solar

Sincronia Perfeita: Culturas precisam de mais água quando há mais sol.
Custo Operacional Quase Nulo: Após o investimento inicial, a energia é gratuita.
Independência Energética: Ideal para fazendas longe da rede elétrica.
Sustentabilidade: Reduz a pegada de carbono da produção agrícola.
Subsídios: Em muitos países, instalações de irrigação solar recebem ajuda governamental.

31.10 Exemplo Prático: Vinhedo de 5 Hectares

Dados do Projeto:
- Cultura: Vinhedo (Irrigação por gotejamento)
- Área: 5 hectares
- Profundidade do poço: 80 m
- ETc pico (Julho): 5.5 mm/dia
- Horas de irrigação solar: 9 horas/dia

Cálculos:
1. Vazão: Q = (5.5 × 5 × 10) / (9 × 0.90) = 34.0 m³/h
2. Altura Total: 80 m (poço) + 20 m (perdas) + 15 m (pressão) = 115 m
3. Potência Hidráulica: Ph = (34 × 115) / 367 = 10.6 kW
4. Potência Elétrica (η=0.75): Pe = 10.6 / 0.75 = 14.1 kW
5. Potência Solar (Fator 1.3): Pfv = 14.1 × 1.3 = 18.3 kWp

Equipamento Solener:
- 56 Painéis de 330 Wp
- Inversor solar 15 kW com MPPT
- Bomba submersível 15 kW

Resumo do Capítulo 31: A irrigação agrícola solar é a aplicação mais rentável da fotovoltaica no setor primário. A coincidência entre o pico de radiação solar e o pico de demanda hídrica permite projetar sistemas diretos sem baterias. A irrigação por gotejamento é a aliada perfeita. O cálculo correto da ETc e a filtração adequada são as chaves para o sucesso.

31.1 太阳能灌溉简介

太阳能农业灌溉将光伏太阳能泵送系统与高效灌溉技术相结合。这种组合是理想的，因为作物的最高需水量与太阳辐射最高的月份相吻合，从而能够最佳利用所产生的能源。

将太阳能系统与加压灌溉管网（如滴灌或喷灌）集成，使农民能够大幅降低与柴油或电网相关的运营成本，从而提高农业经营的盈利能力。

太阳能农业灌溉 Solener - 最高的水和能源效率

31.2 灌溉系统类型

灌溉系统的选择取决于作物、地形、水质和资源可用性：

系统	效率	所需压力	主要应用
滴灌	90 - 95%	0.5 - 1.5 bar	果园、蔬菜、温室
喷灌	75 - 85%	2.5 - 4.5 bar	谷物、饲料、大面积作物
微喷灌	85 - 90%	1.0 - 2.0 bar	果园、苗圃
地面灌溉	50 - 70%	重力 (0 bar)	大面积作物、水稻

31.3 作物需水量

为了正确确定系统尺寸，必须计算作物蒸散量 (ETc)，它代表作物消耗和蒸腾的水量。

作物蒸散量公式：
ETc = ETo × Kc

其中：
ETc = 作物蒸散量 (毫米/天)
ETo = 参考蒸散量 (当地气候数据)
Kc = 作物系数 (随生长阶段而变化)

Kc系数示例：
- 番茄：0.6 (初始) 至 1.15 (季中)
- 玉米：0.4 (初始) 至 1.20 (季中)
- 柑橘：0.7 至 1.1 (取决于树冠覆盖)

31.4 滴灌设计

由于其低压要求（从而降低了所需的泵送功率），滴灌是太阳能系统中最高效且使用最广泛的。

发射器： 压力补偿滴头（推荐用于不平坦的地形）或非补偿滴头。
侧管： 直径为16毫米或20毫米的聚乙烯 (PE)。
间距： 取决于作物的种植布局。
滴头流量： 通常在2到8升/小时之间。

31.5 灌溉水过滤

过滤至关重要，特别是在滴灌中，以防止物理颗粒、藻类或化学沉淀物堵塞发射器。

过滤器类型	保留	应用
砂石过滤器	有机物、藻类	地表水（河流、水库）
网式过滤器	无机颗粒（沙子）	井水、砂石的补充
叠片过滤器	混合颗粒	通用、高效率、易于冲洗

31.6 水肥一体化

水肥一体化是指将溶解在灌溉水中的肥料施用。太阳能系统可以轻松集成肥料注入设备。

文丘里注入器： 简单、经济，但会造成水头损失。
施肥罐： 旁路，水在其中溶解肥料。
计量泵： 精确和受控的注入，非常适合大型设施。

31.7 灌溉泵送流量计算

所需泵流量：
Q = (ETc × A × 10) / (t × Ef)

其中：
Q = 泵流量 (立方米/小时)
ETc = 需求高峰月的作物蒸散量 (毫米/天)
A = 灌溉面积 (公顷)
10 = 转换因子 (从 mm·ha 到 m³)
t = 每日灌溉小时数 (有效日照时数，例如 8 小时)
Ef = 灌溉系统效率 (滴灌为 0.90)

示例：
作物：番茄 (ETc = 6 毫米/天)
面积：2 公顷
日照时数：8 小时
滴灌效率：0.90
Q = (6 × 2 × 10) / (8 × 0.90) = 120 / 7.2 = 16.67 立方米/小时

31.8 自动化与控制

为了在没有电池或持续监督的情况下优化太阳能灌溉，使用由小型太阳能电池板或电池供电的灌溉编程器。

电磁阀： 自动打开和关闭灌溉区域。
编程器： 根据一天中的时间管理灌溉时间。
湿度传感器： 如果土壤足够湿润或下雨，则中断灌溉。
变频驱动器 (VFD)： 调整太阳能泵速度以保持恒定的管网压力。

31.9 太阳能灌溉的优势

完美同步： 当阳光更充足时（夏季），作物需要更多的水。
运营成本几乎为零： 初始投资后，能源是免费的。
能源独立： 非常适合远离电网的农场。
可持续性： 减少农业生产的碳足迹。
补贴： 在许多国家，太阳能灌溉设施会获得政府援助。

31.10 实际示例：5公顷葡萄园

项目数据：
- 作物：葡萄园 (滴灌)
- 面积：5 公顷
- 井深：80 米
- 峰值 ETc (七月)：5.5 毫米/天
- 太阳能灌溉小时数：9 小时/天

计算：
1. 流量：Q = (5.5 × 5 × 10) / (9 × 0.90) = 34.0 立方米/小时
2. 总扬程：80 米 (井) + 20 米 (损失) + 15 米 (滴灌压力) = 115 米
3. 水力功率：Ph = (34 × 115) / 367 = 10.6 千瓦
4. 电功率 (η=0.75)：Pe = 10.6 / 0.75 = 14.1 千瓦
5. 太阳能功率 (系数 1.3)：Ppv = 14.1 × 1.3 = 18.3 千瓦峰值

Solener 设备：
- 56 块 330 Wp 面板
- 带 MPPT 的 15 千瓦太阳能 VFD
- 15 千瓦潜水泵

第31章摘要： 农业太阳能灌溉是光伏在初级部门中最有利可图的应用。峰值太阳辐射与作物峰值需水量之间的重合允许设计无需电池的直接系统。滴灌是完美的盟友，因为它具有高效率且压力要求低。正确的 ETc 计算和适当的过滤是成功的关键。

31.1 Введение в солнечное орошение

Сельскохозяйственное орошение с использованием солнечной энергии сочетает в себе фотоэлектрические системы солнечного насоса с эффективными методами орошения. Эта комбинация идеальна, поскольку самая высокая потребность сельскохозяйственных культур в воде совпадает с месяцами наивысшей солнечной радиации, что позволяет оптимально использовать генерируемую энергию.

Интеграция солнечных систем с напорными оросительными сетями (такими как капельное или дождевальное орошение) позволяет фермерам резко снизить эксплуатационные расходы, связанные с дизельным топливом или электросетью, повышая рентабельность сельскохозяйственных операций.

Солнечное сельскохозяйственное орошение Solener - Максимальная эффективность воды и энергии

31.2 Типы систем орошения

Выбор системы орошения зависит от культуры, топографии, качества воды и доступности ресурсов:

Система	Эффективность	Требуемое давление	Основное применение
Капельное орошение	90 - 95%	0.5 - 1.5 бар	Сады, овощи, теплицы
Дождевальное орошение	75 - 85%	2.5 - 4.5 бар	Зерновые, кормовые, экстенсивные культуры
Микродождевание	85 - 90%	1.0 - 2.0 бар	Сады, питомники
Поверхностное орошение	50 - 70%	Гравитация (0 бар)	Экстенсивные культуры, рис

31.3 Потребность сельскохозяйственных культур в воде

Для правильного определения размеров системы принципиально важно рассчитать эвапотранспирацию культуры (ETc), которая представляет количество воды, потребляемой и транспирируемой культурой.

Формула эвапотранспирации культуры:
ETc = ETo × Kc

Где:
ETc = Эвапотранспирация культуры (мм/день)
ETo = Эталонная эвапотранспирация (местные климатические данные)
Kc = Коэффициент культуры (варьируется в зависимости от стадии роста)

Примеры коэффициентов Kc:
- Томат: 0.6 (начальный) до 1.15 (середина сезона)
- Кукуруза: 0.4 (начальный) до 1.20 (середина сезона)
- Цитрусовые: 0.7 до 1.1 (в зависимости от покрытия кроны)

31.4 Проектирование капельного орошения

Капельное орошение является наиболее эффективным и широко используемым в солнечных системах из-за низких требований к давлению, что снижает необходимую мощность насоса.

Эмиттеры: Капельницы с компенсацией давления (рекомендуется для неровной местности) или без компенсации.
Боковые трубы: Полиэтилен (PE) диаметром 16 мм или 20 мм.
Расстояние: Зависит от схемы посадки культуры.
Расход капельницы: Обычно от 2 до 8 литров/час.

31.5 Фильтрация оросительной воды

Фильтрация критически важна, особенно при капельном орошении, для предотвращения засорения эмиттеров физическими частицами, водорослями или химическими осадками.

Тип фильтра	Удержание	Применение
Песчаный фильтр	Органические вещества, водоросли	Поверхностные воды (реки, водохранилища)
Сетчатый фильтр	Неорганические частицы (песок)	Вода из скважин, дополнение к песку
Дисковый фильтр	Смешанные частицы	Общее использование, высокая эффективность, легкая промывка

31.6 Фертигация

Фертигация заключается в применении удобрений, растворенных в оросительной воде. Солнечные системы могут легко интегрировать оборудование для впрыска удобрений.

Инжектор Вентури: Простой, экономичный, но вызывает потерю напора.
Бак для удобрений: Обводной путь, где вода растворяет удобрение.
Дозирующие насосы: Точный и контролируемый впрыск, идеален для крупных установок.

31.7 Расчет расхода насоса для орошения

Требуемый расход насоса:
Q = (ETc × A × 10) / (t × Ef)

Где:
Q = Расход насоса (м³/ч)
ETc = Эвапотранспирация культуры в месяц пикового спроса (мм/день)
A = Площадь для орошения (гектары)
10 = Коэффициент преобразования (из мм·га в м³)
t = Ежедневные часы орошения (эффективные солнечные часы, напр. 8 ч)
Ef = Эффективность системы орошения (0.90 для капельного)

Пример:
Культура: Томат (ETc = 6 мм/день)
Площадь: 2 гектара
Солнечные часы: 8 ч
Эффективность капельного: 0.90
Q = (6 × 2 × 10) / (8 × 0.90) = 120 / 7.2 = 16.67 м³/ч

31.8 Автоматизация и управление

Для оптимизации солнечного орошения без батарей или постоянного надзора используются программаторы орошения, питаемые от небольших солнечных панелей или батарей.

Электромагнитные клапаны: Автоматически открывают и закрывают сектора орошения.
Программаторы: Управляют временем орошения в зависимости от времени суток.
Датчики влажности: Прерывают орошение, если почва достаточно влажная.
Частотные преобразователи (VFD): Регулируют скорость солнечного насоса для поддержания постоянного давления.

31.9 Преимущества солнечного орошения

Идеальная синхрония: Культурам нужно больше воды, когда больше солнца (лето).
Почти нулевые эксплуатационные расходы: После первоначальных инвестиций энергия бесплатна.
Энергетическая независимость: Идеально для ферм, удаленных от электросети.
Устойчивость: Снижает углеродный след сельскохозяйственного производства.
Субсидии: Во многих странах солнечные оросительные установки получают государственную помощь.

31.10 Практический пример: Виноградник 5 гектаров

Данные проекта:
- Культура: Виноградник (Капельное орошение)
- Площадь: 5 гектаров
- Глубина скважины: 80 м
- Пиковая ETc (Июль): 5.5 мм/день
- Часы солнечного орошения: 9 часов/день

Расчеты:
1. Расход: Q = (5.5 × 5 × 10) / (9 × 0.90) = 34.0 м³/ч
2. Общий напор: 80 м (скважина) + 20 м (потери) + 15 м (давление) = 115 м
3. Гидравлическая мощность: Ph = (34 × 115) / 367 = 10.6 кВт
4. Электрическая мощность (η=0.75): Pe = 10.6 / 0.75 = 14.1 кВт
5. Солнечная мощность (Коэффициент 1.3): Ppv = 14.1 × 1.3 = 18.3 кВтп

Оборудование Solener:
- 56 панелей по 330 Втп
- Солнечный частотный преобразователь 15 кВт с MPPT
- Погружной насос 15 кВт

Резюме главы 31: Сельскохозяйственное солнечное орошение является наиболее прибыльным применением фотоэлектричества в первичном секторе. Совпадение пика солнечной радиации и пика потребности сельскохозяйственных культур в воде позволяет проектировать прямые системы без батарей. Капельное орошение - идеальный союзник благодаря высокой эффективности и низким требованиям к давлению. Правильный расчет ETc и надлежащая фильтрация являются ключом к успеху.