太陽光発電灌漑システム:人生を変える技術
農地で働く農民は、雨に頼っていて、井戸を掘って水を得ています。農場には給水ポンプがあるけれども、農家は手動でポンプをオン・オフしなければなりません。このプロジェクトの目標は、土壌の水分レベルに応じてポンプを自動的に操作するシステムを作ることです。農業では、適切な農業はとても大事なんです。この方法は、適切な水やりを確保しつつ、人の手を少なくするという利点があります。
国連の食糧農業機関（FAO）によると、世界の人口の60%以上が農業で生計を立てていると推定されています。雨が降らず、信頼できるシステムがない場合、作物がうまく育たず、人々が困難な状況に陥る可能性があります。
しかし、太陽光発電のシステムは、食料の安全保障やコミュニティの健康、貧困の削減など、さまざまな問題に対する解決策を提供します。
太陽光発電灌漑システムとは?
太陽エネルギーを使うのは、とても合理的な選択です。まず、信頼できる電気や化石燃料の供給が限られている農村地域でよく使われています。そして、雨が不足している地域では特に、食料安全保障や世界貿易にとって欠かせない資源が必要なので、太陽光は豊富な資源として利用できます。
最後に、太陽光発電のシステム（SPI）は、植物が一番必要とする晴れて暑い日には自動的に多くの水を供給し、逆も同様に調整されます。太陽光発電のシステムは、ただ単にソーラーポンプを使ったシステムではありません。パネル、ポンプ、そしてシステムの設計には、地域の水の利用可能性や農業用水のニーズが考慮されます。
ソーラーウォーターポンプには、水中ソーラーウォーターポンプシステムと地表ソーラーウォーターポンプシステムの2つの種類があります。
主な目標は、マイクロコントローラを使って、時間とコストを考慮したシステムを作ることです。そのために、温度や湿度、土壌の水分などの変数を測定して、適切なスケジュールを決めます。
- 水の使用を管理しやすくし、光灌漑と連続効率と水の利用効率を高めるように改良します。
- 作物の水やりに使う水量を大幅に節約するためのスマートな(スマートな)システムを作ります。
- 市販の肥料や化学薬品の使用
- 資格を十分に行うための需要に応えるために、能力を強化します。
- 基本的で応用的な水管理の研究を行うことは、地表システムが引き起こす土壌侵食などの大きな問題を解決するのに役立ちます。
ソーラーパネルが灌漑システムで使用されるのはなぜですか?
ソーラーパネルは、環境への影響を少なくし、エネルギーコストを抑え、地元企業を支援し、自給自足のエネルギーを促進するなど、たくさんの良い点があります。
太陽エネルギーは、農業で水を管理するための信頼性の高いクリーンなエネルギーとして、特に日光が豊富な地域ではますます重要になっています。太陽の光技術を使えば、地元の農家は自由に使える資源を活用し、マーケティングの在庫レベルを効率的に計画・改善できます。信頼性が高くてクリーンなアプローチで、農業コストを大幅に削減できます。
それはどのように機能しますか?
太陽光発電のウォーターポンプは、太陽の光を電気に変えてポンプに使います。太陽パネルが光を受け取り、それを直流電力に変換します。その電力でポンプのモーターが動き、水源から水をくみ上げます。もしポンプが交流電力を必要とする場合は、インバーターが使われます。
ディーゼルポンプは柔軟性が高く、AC電源ポンプよりも僅かに効率的です。しかし、このシステムの主な制限は、燃料の入手可能性に依存しており、環境への影響が大きいことです。
ディーゼルポンプは太陽光発電ポンプよりも安いですが、運転コストが高く、ディーゼル価格に大きく依存しています。太陽光発電システムでは逆です。システム自体は高価ですが、電力が無料なので、償却期間後には継続的な運用コストはかかりません（メンテナンスコストのみがかかります）。
このモデルは、農業における太陽光発電の灌漑システムがどのように機能するかを示しています。
埋め込まれたソーラーポンプは、太陽光で動いているので、夜間は稼働しません。ただし、一部のモデルは夜間にも動くことがあります。その場合、通常はバッテリーやエネルギー貯蔵が使われています。エネルギーを節約するため、このようなデバイスは夜間にも動くように設計されています。
バッテリーや他の形態のエネルギー貯蔵があっても、ソーラーポンプは夜間には出力が低下することがよくあります。バッテリーにポンプを一晩中稼働させるためのエネルギーを溜めるのが十分でない場合もあります。
農業用灌漑システムの4種類
技術の進歩により、作物や土壌の特定のニーズに合わせてさまざまな灌漑技術が開発されました。
- 表面灌漑
- 畝間灌漑は
- 流域
- 境界線
- スプリンクラー
- 点滴/トリクル
- 地下灌漑
表面は、主に農地や庭園で使われます。この方法では、水質が地表に供給されます。水は運河やパイプを通じて作物に重力で流れます。このシステムでは、他の方法よりも水のロスが多く、効率が低いです。
表面灌漑は、
畝間灌漑は、畝（うね）と呼ばれる小さな段差を使って水を供給する方法です。
この方法は、ドリップやスプリンクラーの方法よりも技術的な知識が必要ありません。
さらに、畝間灌漑は、少ない財政的投資で行うことができます。ただし、水の流れをコントロールするのは難しいです。
この方法は、キビやトウモロコシなどの列植え作物に適しています。
木の大きさに合わせて盆地を作ります。これは庭園でよく使われます。盆地を作った後、水路でつなぎます。水は盆地から別の盆地に移動するように供給されます。この方法では、水を使って害虫や病気が木から木へ広がる可能性があります。
古くからの法則です。この手法では、畑をブロックに分けて、土を使って境界を作ります。堤防で区切られた長方形のセクション間を水が流れ、傾斜地の一端に排水が開放されます。この方法は、傾斜のあるフィールドでは貯水槽の方法よりも優れています。
水を空中に霧や滴状に散布する方法の一つです。スプリンクラー装置は、常設型（ソリッドセット）、一定の水をまく後に機械的に移動する（ポータブルキット）、または移動するブームやパイプラインに取り付けることができます。
土壌表面に水を小さな滴や小川の形で供給するマイクロ技術です。排水速度が低いため、この方法はすべての土壌タイプに適しています。
土壌の下に埋められたエミッターを使って水を供給するマイクロ技術です。排水速度が低いため、この方法はあらゆる種類の土壌に適しています。
太陽光発電灌漑システムの利点
- 利回りが20％高い
- 太陽灌漑は、特に燃料やエネルギーを入手しにくい遠隔地の農家にとって、利益を大幅に増やす可能性があります。
- 自動散水システムにより、給水作業の手間が減り、運用コストが20％削減されます。
- 点垂滴は、作物の根に直接水を供給することで、化学処理の効率を高め、雑草や病気の圧力を減らすことができます。
- 水の使用効率を大幅に向上させるため、水の使用量を40％削減します。
- 太陽光発電のスポンプは、費用対効果が高く、エネルギー効率の高い選択肢です。
結論
世界のソーラーウォーターポンプ市場は、2021年の28億6,000万ドルから2028年には56億4,000万ドルまで、2021年から2028年の間に10.2%のCAGRで成長すると予想されています。
最近、ソーラーウォーターポンプの需要が急速に伸びています。太陽熱ポンプは、再生可能エネルギーの利用を促進する国や地域の法律の影響で人気が高まっています。これにより、化石燃料の使用や汚染が減少しました。技術の進歩により、ソーラーウォーターポンプが手ごろな価格になり、市場が拡大しています。
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