Understanding Solar-Powered Mobile Processing Units

وتمثل وحدات التجهيز المتنقلة ذات الطاقة الشمسية تقدماً في تكنولوجيا ما بعد الحصاد بالنسبة لأسواق الأغذية الريفية، وهذه المرافق التي تكون مكتفية ذاتياً وقابلة للنقل تدمج الألواح الضوئية، وخزن البطاريات، ومعدات تجهيز الأغذية للسماح للمزارعين بالتنظيف أو التنظيف أو التجفيف أو الطحن أو المنتجات الزراعية مباشرة عند بوابة المزارع، وخلافاً لمصانع التجهيز الثابتة التي تتطلب وصلات باهظة التكلفة، وتكيف هياكل إنتاج المحاصيل ذات القيمة الطويلة.

ففلسفة التصميم التي ترتكز عليها وحدات التشغيل الآلي الحديثة تؤكد على نظام الوحدات النموذجية، وقد تشمل وحدة نموذجية صفيفة شمسية تُقيَّم بين 3 كيلوواط و10 كيلوواط، ومصرف بطارية الليثيوم، ونظام للمراقبة، ووحدات التجهيز القابلة للتبادل مثل منظف الشمس، ومطحنة الحبوب، وجهاز ضخ فاكهة، أو مختوم فراغي، ويمكن تحويل هذه الوحدات إلى موزن مزود بالقيمة مجهزة في موسم واحد.

دور الطاقة الشمسية في التجهيز الزراعي

فالزراعة هي مساهم في تغير المناخ وضحية له، كما أن استهلاك الطاقة عامل رئيسي، إذ يمثل قطاع تجهيز الأغذية نحو 30 في المائة من مجموع استخدام الطاقة في العالم، حيث يأتي الكثير منها من الوقود الأحفوري، وتوفر الطاقة الشمسية بديلا نظيفا يناسب احتياجات صغار المزارعين، وقد شهدت التكنولوجيا الفوتوفولطية تخفيضات كبيرة في التكاليف خلال العقد الماضي، حيث أن انخفاض تكلفة الكهرباء في الريف يفوق 85%.

ويعزز وحدات النقد المتعددة القوى الشمسية هذا الاتجاه عن طريق الجمع بين لوحات خطية احتكارية عالية الكفاءة مع أجهزة التحكم في الشحنات ذات نقاط القوة القصوى لاستخراج أقصى قدر ممكن من الطاقة حتى تحت غطاء غيوم جزئي، وفي المناطق القريبة من خط الاستواء، حيث يتجاوز الإشعاع الشمسي ٥ كيلوواط لكل متر مربع يوميا، يمكن أن يعمل جهاز إم بي إي إم بي إي إم يو على تجهيز ٨ ساعات كل ليلة.

تخزين الطاقة وإدارتها

وتتطور تكنولوجيا البطاريات بسرعة، حيث أصبحت فوسفات الحديد الليثيوم الكيمياء المفضلة لأجهزة إم بي إيه، حيث توفر البطاريات التي تستخدم البطاريات المزودة ببطاريات متعددة الأطراف حياة تزيد على 000 4 دورة، والاستقرار الحراري، ولا يوجد جوز الهند، مما يجعلها أكثر أمانا وأكثر استدامة من متغيرات البطاريات القديمة التي تستخدمها البطاريات ذات الصبغة المتدنية التي تجهز ببطأة والتي تبلغ قيمتها 20 كيلوواطا، يمكن أن تخزن الطاقة اللازمة لتوليد الطاقة اللازمة لتوليد الطاقة

المكونات التكنولوجية للأجهزة الحديثة العضوية

الأفرقة الشمسية ذات الكفاءة العالية

وتستخدم أحدث وحدات خفض الانبعاثات العضوية في السوق الألواح الشمسية ذات الوجهين التي تلتقط ضوء الشمس من كلا الجانبين، وتزيد من غلة الطاقة بنسبة 10 إلى 30 في المائة مقارنة بالألواح الاحتكارية التقليدية، وغالبا ما تكون هذه الألواح مثبتة على أطار الغبار أو حتى مدمجة في سطح حاوية الشحن التي تسكن الوحدة، وتشتمل بعض التصميمات على لوحات مرنة من الرشاقة يمكن أن تُنَف على الأرض عندما تُدُصُصُدُدُدُدُ المُلُ المُلُلُلُلُلُ المُ المُلُدُلُلُصُصُصُصُقُلُقُصُصَةُصَةُصَةُ إلى ثلاثة أضعافُعُعُعُعُلُلُلُلُ من مُلُلُلُلُلُصَغِّدُلُلُلُ المُ المُلُلُلُ المُلُلُلُ إلى ثلاثة أضعافُ المنطقةُ المُ المُ المُ المُلُلُلُ المُ

معدات تجهيز الأغذية النموذجية

أما وحدات التجهيز فهي مصممة للربط والتفريق السريعين مع عدم وجود أدوات، إذ إن وجود واجهة عالمية للطاقة والبيانات يسمح بربط أي وحدة في مركز المراقبة المركزي التابع للوحدة، وفيما يتعلق بعمليات التجفيف، فإن مجففات الطاقة الشمسية التي تعمل بالضغط تستخدم الهواء المسخَّن من خلال جامعات الطاقة الشمسية لتقليل محتوى الرطوبة بكفاءة.

رصد الحيتان والأذكى

وقد تم دمج أجهزة الاستشعار على شبكة الإنترنت في جميع أنحاء وحدة إدارة الطاقة لتتبع درجة الحرارة والرطوبة واستهلاك الطاقة والمعدات، كما أن البيانات تُنقل عبر شبكات واسعة النطاق ذات قوة منخفضة أو وحدات ساتلية إلى لوحة سحابية يمكن للمزارعين والتعاونيات وموظفي الإرشاد، مما يتيح إجراء تشخيصات عن بعد، وصيانة متوقعة، ووضع علامات قياسية على الأداء.

Economic Viability and Cost-Benefit Analysis

وفي حين أن التكلفة الأولية لجهاز إم بي إيه يعمل بالطاقة الشمسية يمكن أن تتراوح من ٠٠٠ ١٥ دولار لنموذج أساسي إلى ٠٠٠ ٨٠ دولار لوحدة مجهزة تجهيزا كاملا تضم وحدات متعددة، فإن عائد الاستثمار ملح، وقد خلصت دراسة أجرتها منظمة الأغذية والزراعة )الفاو( ]ومنظمة الأغذية والزراعة[ ]FLT:1]( إلى أن المزارعين الذين يستخدمون وحدات إم بي إيهات متعددة إلى خسائر في فترة ما بعد الحصاد تتراوح بين ٣٥ و ٢٠٠ ١ دولار من الدخل المتوسط.

وتخفض تكاليف التشغيل بدرجة كبيرة من مكافئات الطاقة الديزلية، إذ يستهلك مولد الديزل الذي يدير نظام تجهيز معادل لمدة 8 ساعات يومياً حوالي 20 لتراً من الوقود، بتكلفة تتراوح بين 15 و30 دولاراً يومياً حسب الأسعار المحلية، ويزيد مجموع تكاليف الطاقة الكهربائية المتوسطة الأجل على مدى 90 يوماً، ويزيد عن 700 350 1 دولار، بينما لا تتحمل وحدة الطاقة الشمسية تكاليف الوقود إلا على البطاريات.

نماذج التمويل والأعمال التجارية

ولا تزال التكلفة الأولية العالية تشكل عائقاً رئيسياً أمام التبني، ومن أجل التغلب على ذلك، ظهرت عدة نماذج تمويل مبتكرة، ويتيح التساهل مع أسعار الصرف الصحي في شكل أجر أو رسوم شهرية للمزارعين استخدام وحدات الطاقة الشمسية، حيث يُنقل الملكية بعد فترة محددة.

دراسات الحالات: النشرات الناجحة

Solar-powered Maize Mills in Kenya

In rural Kenya, the company Solar Foods Ltd.] deployed 200 solar MPUs across the Rift Valley region. Each unit contains a 5 kW solar array, a 15 kWh bat, and a hammer mill capable of grinding 150 kg of maize per hour. Astudy published in the JournalT

وحدات الحفر في بوركينا فاسو

وفي غرب أفريقيا، حيث تكون المانجو محصولا نقديا رئيسيا، ولكن الخسائر اللاحقة للمأوى يمكن أن تصل إلى 50 في المائة، وشركت وكالة التنمية الألمانية GIZ في المشاريع المحلية لإدخال وحدات خفض الانبعاثات الشمسية، وزودت الوحدات بمجففيات الاحتواء القسري التي يمكن أن تجهز 200 كيلوغرام من المانجو الطازج إلى 30 كيلوغراما من الفاكهة المجففة في كل دورة، حيث أدى إنتاج شرائط من المنغو المجف إلى انخفاض في أسواق الصادرات في أوروبا حيث يبيع المنتجات.

Fish Smoking and Solar Hybrid MPUs in Senegal

وقد اعتمدت مجتمعات الصيد الساحلية في السنغال وحدات متعددة العناصر لتدخين الأسماك وتجفيفها، وهي تعمل تقليديا باستخدام حرائق الخشب التي تسهم في إزالة الغابات والمرض التنفسي، وجهاز إم بي إي إم بي أو ذو ثلاث كيلووات من الطاقة الشمسية، وجهاز لتغويز الكتلة الحيوية الحرارية يتيح التشغيل المستمر، وتخفض مدخنات الطاقة الشمسية استهلاك الخشب بنسبة 70 في المائة، بينما تستخدم المصائد الغازية النفايات الزراعية كوقود.

إطار السياسات وآليات الدعم

وقد اعترفت عدة حكومات ومنظمات دولية بإمكانية استخدام وحدات الطاقة الشمسية في استخدام الطاقة الشمسية، وهي تنفذ سياسات داعمة، وتوفر خطة الهند الخاصة بآلية إدارة الطاقة الكهرومائية إعانات رأسمالية تصل إلى ٥٠ في المائة للمعدات الزراعية العاملة بالطاقة الشمسية، بما في ذلك وحدات التجهيز المتنقلة، وتشمل مبادرة مصرف التنمية الأفريقي " الارتداد إلى الطاقة " أحكاماً بشأن وحدات الطاقة الشمسية كجزء من برامج تطوير سلسلة القيمة، وعلى الصعيد الوطني، قامت بعض البلدان على وجه التحديد بإلغاء رسوم التجهيز الزراعي على الألواح والضبة

ويجري أيضا وضع المعايير والتصديقات، كما نشرت المنظمة الأفريقية لتوحيد المقاييس مؤخرا مشروع معيار لأجهزة إمبول الطاقة الشمسية يغطي السلامة والأداء والتشغيل المتبادل للوحدات، وهذه المعايير حاسمة لضمان جودة المعدات وتمكينها من التجارة عبر الحدود، وبالإضافة إلى ذلك، يجري استعراض منهجيات ائتمان الكربون الخاصة بأجهزة إمغناء الطاقة الشمسية بواسطة معيار الكربون المصدَّق الذي يمكن أن يفتح مسارا إضافيا للإيرادات يتراوح بين ٢٠ و ٢٠ دولارا للمتبنين في وقت مبكر.

التحديات والحلول المستمرة

ورغم النجاحات التي تحققت، تواجه وحدات خفض الانبعاثات الشمسية تحديات مستمرة، إذ يمكن أن تؤدي حالات الفشل التقني في المناطق النائية إلى فترات توقف طويلة إذا لم تكن هناك قطع غيار وفنيون مهرة، ولمعالجة ذلك، يعتمد بعض الجهات المصنعة نهجاً " مجموعة من قطع الغيار " ، ويجمعون مواد الاستبدال الأساسية (المنحرفون، والموصلون، والفروم) مع كل وحدة، ويجري إدماج برامج التدريب في نماذج النشر، وغالباً من خلال الشراكات مع الكليات الزراعية المحلية(10).

وثمة تحد آخر هو عدم التوافق بين توافر الطاقة الشمسية والطلب على التجهيز، ففي المواسم الغائمة أو المطيرة، يلزم تقليل التجفيف أو الطاحنة، ولكن عندما تكون الشمس أشد وطأة في ارتفاع الطلب على التجهيز الموسمي الجاف، حيث توفر تشكيلات البطاريات والتشكيلات الهجينة (تضاف إلى نظام الديزل الصغير أو دعم الغاز الحيوي) هذه القابلية للتبديل، وتشمل الحلول الناشئة " نماذج الاستخدام الزراعي " .

الاتجاهات والابتكارات في المستقبل

شبكة المعلومات المتكاملة للمياه - الطاقة الشمسية

وقد بدأ الجيل القادم من وحدات خفض الانبعاثات في مجال المياه في دمج عناصر تنقية المياه والري، إذ إن وحدة إم بي إم بي أو في الهواء، من خلال تجميع الطاقة الشمسية مع النسيج العكسي أو النسيج فوق البنفسجي، يمكنها معالجة كل من الأغذية والمياه، وتلبية احتياجات حرجة في وحدة واحدة، وفي إثيوبيا، يجري اختبار وحدات نموذجية تستخدم حرارة النفايات من معدات التجهيز لتوليد الطاقة الكهربائية، مما يتيح استخدام منتجات الألبان في الخزن البارد.

الاستخبارات الفنية والتعظيم

ويجري تدريب خوارزميات التعلم الآلاتي على بيانات التحلل الكيميائي من وحدات خفض الانبعاثات التراكمية للتنبؤ بأحجام المحاصيل، وتحقيق الحد الأمثل من جداول التجفيف، والتوصية بأفضل الأوقات التي تُجرى على أساس التنبؤات الجوية وأسعار السوق، كما أن بدء الاستخدام الألماني، ] AgraSolar، قد وضع جهازا لمراقبة الانبعاثات يتعلم درجة الحرارة الجافة من مختلف أنواع المنتجات.

مراكب تجهيز المجتمعات المحلية

والتطور الواعد هو مفهوم " مراكز تجهيز السيارات " الذي يجمع بين عدة وحدات من وحدات التشغيل الآلي في موقع مركزي، وتقاسم تخزين البطاريات ونظام للمراقبة المشتركة، ويمكن لهذه المراكز أن تكون بمثابة نقاط تجميع حيث يجلب المزارعون المنتجات اللازمة للتجهيز، بينما لا تزال الوحدات توزع في حقول نائية خلال فترة الحصاد القصوى، ويخفض النموذج المركزي تكاليف النقل بالنسبة للوحدات الثقيلة ويتيح للمصارف الكبيرة الحجم التي يمكن أن تخزن الطاقة الشمسية التي تبلغ قيمتها 40 يوما.

التكامل الاقتصادي

كما يجري إدماج وحدات خفض الانبعاثات الشمسية في مبادئ الاقتصاد الدائري، وتستخدم المنتجات الثانوية مثل قطعان الفاكهة والكعك البذور لإنتاج الغازات الأحيائية أو المسح الحيوي في النظم المتكاملة، ويمكن استخدام هذه القطعة كتعديل للتربة، وتحسين غلة المحاصيل في نفس المزارع، مما يغلق حلقة التحلل والإنتاج، ويعزز الاستدامة العامة للنظام الغذائي، وتستكشف الشركات شراكات مع شركات الطاقة الأحيائية المحلية لتبادل الطاقة.

خاتمة

فوحدات التجهيز المتنقلة ذات الطاقة الشمسية هي أكثر من مجرد ابتكار تكنولوجي؛ وهي حل عملي قابل للتكرار لبعض التحديات الأكثر استمرارا في أسواق الأغذية الريفية، إذ إن تمكين المزارعين من التجهيز في الموقع باستخدام الطاقة النظيفة، سيقلل من الإفساد، ويزيد من دخل المزارعين، ويسهم في التخفيف من آثار تغير المناخ، ويزيد الجمع بين انخفاض التكاليف الشمسية، ويعزز تكنولوجيا البطاريات، وآليات التمويل المبتكرة من إمكانية الوصول إلى نماذج الإنتاج البيئي المتوسط في المستقبل.