دليل لاستخدام الطاقة الشمسية في المزارع في الولايات المتحدة

يستطيع المزارعون الآن تسخير الإشعاع الشمسي لتقليل فواتير الطاقة الإجمالية.

تُستخدم الكهرباء بطرق متعددة في الإنتاج الزراعي في المزرعة.خذ منتجي المحاصيل الحقلية على سبيل المثال.تستخدم هذه الأنواع من المزارع الكهرباء لضخ المياه للري وتجفيف الحبوب وتهوية التخزين.

يستخدم مزارعو محاصيل الدفيئة الطاقة للتدفئة وتدوير الهواء والري ومراوح التهوية.

تستخدم مزارع الألبان والماشية الكهرباء لتبريد إمدادات الحليب ، والضخ الفراغي ، والتهوية ، وتسخين المياه ، ومعدات التغذية ، وأجهزة الإضاءة.

كما ترون ، حتى بالنسبة للمزارعين ، لا مفر من فواتير الخدمات.

أم هناك؟

في هذه المقالة ، سنتناول ما إذا كانت هذه الطاقة الشمسية للاستخدام الزراعي فعالة واقتصادية ، وما إذا كانت ستتمكن من تعويض استهلاكك للكهرباء.

استخدام الطاقة الشمسية في مزرعة الألبان

عادة ما تستهلك مزارع الألبان في الولايات المتحدة 66 كيلو واط ساعة إلى 100 كيلو واط ساعة / بقرة / شهر وما بين 1200 إلى 1500 جالون / بقرة / شهر.

بالإضافة إلى ذلك ، يتراوح حجم مزرعة الألبان متوسطة الحجم في الولايات المتحدة بين 1000 إلى 5000 بقرة.

حوالي 50٪ من الكهرباء المستخدمة في مزرعة الألبان تذهب إلى معدات إنتاج الحليب.مثل مضخات التفريغ وتسخين المياه وتبريد الحليب.بالإضافة إلى ذلك ، فإن التهوية والتدفئة تشكل أيضًا نسبة كبيرة من نفقات الطاقة.

مزرعة ألبان صغيرة في كاليفورنيا

مجموع الأبقار: 1000
الاستهلاك الشهري للكهرباء: 83 ألف كيلو وات ساعة
الاستهلاك الشهري للمياه: 1،350،000
ساعات الذروة الشهرية بالشمس: 156 ساعة
هطول الأمطار السنوي: 21.44 بوصة
التكلفة لكل كيلوواط ساعة: 0.1844 دولار أمريكي

لنبدأ بتحديد الحجم التقريبي للنظام الشمسي الذي ستحتاجه لتعويض استهلاكك للكهرباء.

حجم النظام الشمسي
أولاً ، سنقسم الاستهلاك الشهري للكيلوات في الساعة على ساعات الذروة الشهرية للشمس في المنطقة.سيعطينا هذا حجمًا تقريبيًا للنظام الشمسي.

83000/156 = 532 كيلو واط

ستتطلب مزرعة ألبان صغيرة تقع في كاليفورنيا بها حوالي 1000 بقرة نظامًا شمسيًا بقدرة 532 كيلو وات لتعويض استهلاكها للكهرباء.

الآن بعد أن أصبح لدينا الحجم المطلوب للنظام الشمسي ، يمكننا تحديد تكلفة بناء هذا النظام.

قدر العملية الحسابية
استنادًا إلى النمذجة التصاعدية لـ NREL ، سيكلف النظام الشمسي المثبت على الأرض بقدرة 532 كيلو وات مزرعة ألبان 915،040 دولارًا بسعر 1.72 دولارًا أمريكيًا / وات.

تبلغ التكلفة الحالية للكهرباء في كاليفورنيا 0.1844 دولارًا لكل كيلوواط ساعة مما يجعل فاتورة الكهرباء الشهرية 15305 دولارًا.

لذلك ، سيكون إجمالي عائد الاستثمار لديك حوالي 5 سنوات.من هناك ستوفر 15،305 دولارًا شهريًا أو 183،660 دولارًا سنويًا على فاتورة الكهرباء الخاصة بك.

لذا ، بافتراض أن النظام الشمسي لمزرعتك استمر 25 عامًا.سترى إجمالي وفورات قدرها 3،673،200 دولار.

مساحة الأرض المطلوبة
بافتراض أن نظامك يتكون من ألواح شمسية بقوة 400 واط ، فإن مساحة الأرض المطلوبة ستكون حوالي 2656 مترًا مربعًا.

ومع ذلك ، سنحتاج إلى تضمين 20٪ إضافية للسماح بالحركة حول الهياكل الشمسية الخاصة بك وفيما بينها.

لذلك فإن المساحة المطلوبة لمحطة الطاقة الشمسية الأرضية بقدرة 532 كيلو وات ستكون 3187 مترًا مربعًا.

احتمالية جمع الأمطار
ستتكون محطة الطاقة الشمسية بقدرة 532 كيلو وات من حوالي 1330 لوحًا شمسيًا.إذا كان قياس كل واحدة من هذه الألواح الشمسية 21.5 قدمًا مربعًا ، فسيبلغ إجمالي مساحة مستجمعات المياه 28.595 قدمًا مربعًا.

باستخدام الصيغة التي ذكرناها في بداية المقال ، يمكننا تقدير إجمالي إمكانات تجميع المطر.

28595 قدم مربع × 21.44 بوصة × 0.623 = 381946 جالونًا سنويًا.

مزرعة شمسية بقدرة 532 كيلوواط تقع في ولاية كاليفورنيا لديها القدرة على جمع 381،946 جالونًا (1،736،360 لترًا) من المياه سنويًا.

في المقابل ، تستخدم الأسرة الأمريكية المتوسطة ما يقرب من 300 جالون من الماء يوميًا ، أو 109500 جالون سنويًا.

في حين أن استخدام النظام الشمسي لمزرعة الألبان الخاصة بك لجمع مياه الأمطار لن يعوض استهلاكك تمامًا ، فسيكون بمثابة توفير معتدل للمياه.

ضع في اعتبارك أن هذا المثال استند إلى مزرعة تقع في كاليفورنيا ، وعلى الرغم من أن هذا الموقع هو الأمثل لإنتاج الطاقة الشمسية ، فهو أيضًا أحد أكثر الولايات جفافاً في الولايات المتحدة

في تلخيص
حجم النظام الشمسي: 532 كيلو واط
التكلفة: 915.040 دولار
مساحة الأرض المطلوبة: 3187 م 2
إمكانات جمع الأمطار: 381.946 جالونًا سنويًا.
عائد الاستثمار: 5 سنوات
إجمالي المدخرات على مدار 20 عامًا: 3،673،200 دولار
افكار اخيرة
كما ترى ، تعد الطاقة الشمسية بالتأكيد حلاً قابلاً للتطبيق للمزارع الواقعة في مكان مشمس على استعداد لاستثمار رأس المال اللازم لتعويض عملياتها.

يرجى ملاحظة أن جميع التقديرات الواردة في هذه المقالة تقريبية فقط وعلى هذا النحو لا ينبغي أن تؤخذ على أنها نصيحة مالية.