Efficient Use of Sun Energy in Plant Production in One and Half Million Feddan Regions(Case Study of the Frafra Oases) کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بمناطق المليون ونصف المليون فدان ( دراسة حالة واحة الفرافرة )

الملخص: إستهدف بحث کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بمناطق المليون ونصف المليون فدان بواحة الفرافرة، مواجهة مشکلة إرتفاع تکاليف إستخدام الرى بطاقة الديزل فى الإنتاج النباتى والتحول إلى إستخدام الطاقة الشمسية، من خلال دراسة الوضع الراهن لإنتاج الکهرباء من مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة فى مصر، دراسة الکفاءة الإقتصادية لإستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى، تقدير التکلفة البيئية لإستخدام أنظمة الرى فى الإنتاج النباتى، والتعرف على أهم مشاکل إستخدام الطاقة الشمسية بواحة الفرافرة.

وتوصل البحث إلى مجموعة من النتائج أهمها إنخفاض تکاليف الرى بإستخدام الطاقة الشمسية بمحاصيل عينة الدراسة مقارنةً بالرى بطاقة الديزل، إرتفاع صافى العائد فى حالة الرى بالطاقة الشمسية مقارنةً بطاقة الديزل بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح بنحو 40.5%، 28.2%، 12.7%، 44.9%، 7.4%، 11.4%، 13.9% على الترتيب، کما أدى إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بمنطقة الفرافرة إلى إنخفاض کمية إنبعاث ثانى أکسيد الکربون عن حالة إستخدام طاقة الديزل بنحو 94.37 ألف طن، مما أدى إلى إنخفاض التکلفة البيئية لمعالجة هذه الملوثات بنحو 1.09 مليار جنيه.

وتمثلت أهم التوصيات التي تم الحصول عليها بناءاً علي نتائج البحث فى زيادة التسهيلات الممنوحة للمستثمرين للحصول على قروض إستخدام الطاقة الشمسية للإنتاج النباتى، تنفيذ مجموعة من الندوات الإرشادية عن الطاقة الشمسية لزيادة مساحة الوعى والمعرفة بين المستثمرين، وتمثلت أهم مشاکل إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بالفرافرة فى إنخفاض کفاءة تشغيل وتدفق المياه فى فصل الشتاء بنحو 20-30% بأهمية نسبية تبلغ نحو 73.8%، إرتفاع تکاليف إنشاء وحدة الطاقة الشمسية لأصحاب المساحات الصغيرة والمتوسطة بأهمية نسبية تبلغ نحو 54.1%.

الکلمات المفتاحية: الطاقة الشمسية – الکفاءة الإقتصادية - الطاقة المتجددة – الإنتاج النباتي – واحة الفرافرة

مقدمة:

فى إطار إستراتيجية التنمية الزراعية فى مصر (2020- 2030) للتوسع الأفقى لتحقيق الأمن الغذائى، قامت الدولة بتبنى العديد من المشروعات القومية بالمناطق الصحراوية، والتى من بينها إستصلاح وإستزراع نحو 1.5 مليون فدان، يقع من بينها نحو 230 ألف فدان بواحة الفرافرة تمثل نحو 82.1% من المساحة المستهدف إستزراعها بالصحراء الغربية البالغة نحو 280 ألف فدان، مصصم لها نحو 970 بئر جوفى للرى بمنطقة الفرافرة⁽⁹⁾. وتعد الطاقة أحد أهم متطلبات الإنتاج الزراعى اللازمة لإستخدام الآلات والمعدات فى العمليات الزراعية المختلفة، وتواجه مصر صعوبات کبيرة فى توفير الطاقة بصورتها التقليدية بالأراضى الصحراوية نظراً لإرتفاع تکاليف إنشاء شبکات النقل والتوزيع، وإرتفاع أسعار السولار والزيوت لنقلها عبر مسافات شاسعة.

 وتعتمد مصر على الطاقة التقليدية من حيث الإنتاج والإستخدام بنحو 90%، إلا أن محدودية الإحتياطات المتوفرة من هذه المصادر لا تتناسب مع الزيادة فى الإستهلاک مما يهدد إستدامة إمدادات الطاقة اللازمة لبرامج التنمية فى کافة القطاعات الإنتاجية ومنها التوسع فى إستغلال الموارد الأرضية الصالحة للزراعة والإستثمار بالأراضى الصحراوية.

   وفى ضوء الزيادة المستمرة للطلب الداخلي على الطاقة التقليدية وما تواجهه من تناقص فى مصادرها الطبيعية تبرز أهمية الطاقة الجديدة والمتجددة وما تتصف به من إستمرارية فى توفير الطاقة، وإرتفاع فى مستوى الإتاحة على مدار العام، وإنخفاض أضرارها البيئية وتنوع مصادرها الطبيعية بما يحقق أمن وإستدامة الطاقة فى مصر.

 وتعد الطاقة الشمسية أحدى صور الطاقة الجديدة والمتجددة ومن أهم بدائل الطاقة التقليدية اللازمة للإنتاج النباتى فى الأراضى الصحراوية حيث يبلغ متوسط الإشعاع الشمسي المباشر بين 2000-3200 ک و س/م²/سنة، ويتراوح معدل سطوع الشمس اليومى بين 9-11 ساعة/يوم، بمعدل تحويل للإشعاع الشمسى يبلغ نحو 250 ک و س/م²/سنة على أساس کفاءة تحويل تبلغ نحو 10% من إجمالى الإشعاع السنوى⁽²⁾، لذلک يعتبر التوجه نحو إستخدام الطاقة الشمسية خيار إستراتيجى للدولة والمستثمرين فى مجال الإستثمار الزراعى بالأراضى الصحراوية، فى ظل توقع إرتفاع أسعار الطاقة التقليدية فى المدى القصير وإنخفاض المتاح منها فى المدى الطويل، مما يحفز المستثمرين على التوسع فى إستخدام الطاقة الشمسية کأحد مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة الداعمة للتنمية الزراعية بالمناطق الصحراوية.

الأمر الذى يستلزم معة دراسة الوضع الراهن لإستخدامات الطاقة الشمسية کأحد صور الطاقة الجديدة والمتجددة والتعرف على أهم المعوقات والمشاکل التى تؤثر فى إستخداماتها فى الإنتاج النباتى بمنطقة الفرافرة.

مشکلة البحث:

            يواجه الإستثمار الزراعى فى واحة الفرافرة بعض المعوقات التى تحد من کفاءة إستغلال الموارد الأرضية الصالحة للزراعة والبالغة نحو 700 ألف فدان مزروع منها نحو 171.9 ألف فدان تمثل نحو 24.6%، وذلک رغم توافر الموارد المائية وخصوبة التربة⁽⁴⁾، من بين هذه المعوقات إرتفاع أسعار الطاقة التقليدية اللازمة لتشغيل آلات وماکينات الرى المستخدمة فى الإنتاج النباتى والتى إرتفعت تکاليفها بعد زيادة أعماق الأبار وخفض الدعم المقدم من الدولة للمنتجات البترولية مما رفع تکاليف الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة، ولمواجهة هذه المشکلة قام العديد من المستثمرين بإستخدم الرى بالطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى مع إستخدام الطاقة التقليدية کرى تکميلى أو أساسى بالعديد من المزارع الأخرى بمنطقة الفرافرة.

أهداف البحث: يستهدف البحث دراسة کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتي بواحة الفرافرة من خلال دراسة مجموعة الأهداف الفرعية التالية:

أولاً: دراسة الوضع الراهن لکمية إنتاج الکهرباء من مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة فى مصر.

ثانياً: دراسة الکفاءة الإقتصادية لإستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة.

ثالثاً: تقدير التکلفة البيئية لإستخدام أنظمة الطاقة فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة.

رابعاً: التعرف على أهم مشاکل إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة.

الطريقة البحثية ومصادر البيانات: إعتمد البحث على بعض أساليب التحليل الوصفي والکمي لتوصيف البيانات وقياسها والحصول على النتائج، من خلال تحليل بيانات السلاسل الزمنية والمقطعية، کمعادلات الإتجاه الزمنى العام لتقدير معدل النمو السنوي وکذلک تقدير العلاقات الإنحدارية لمتغيرات الدراسة، کما تم إستخدام مقاييس الکفاءة الإقتصادية البسيطة والجزئية فى صورتها الکمية والنسبية لتقدير کفاءة أنظمة الرى المستخدمة فى الإنتاج النباتى، والإضاءة المنزلية کأحد خدمات البنية الأساسية المساعدة للإنتاج النباتى بمنطقة الفرافرة، وکذلک تقدير أثر إستخدام الطاقة الشمسية فى الحد من إنبعاثات ثانى أکسيد الکربون کأحد الغازات الدفيئة المسببة لظاهرة الإحتباس الحرارى، ودورها فى تقليل التکلفة البيئية للتخلص من هذه الإنبعاثات، وتناول البحث الأهمية النسبية لمشاکل إستخدام الطاقة الشمسية من الناحيتين الفنية والمادية بواحة الفرافرة.

وإعتمد البحث فى تحقيق أهدافه على البيانات الثانوية المنشورة وغير المنشورة لوزارة الکهرباء والطاقة الجديدة والمتجددة، وزارة الزراعة وإستصلاح الأراضى، وزارة الموارد المائية والرى، مديرية الزراعة بالوادى الجديد، کذلک البحوث والدراسات وثيقة الصلة بموضوع البحث، کما تم الإستعانة ببعض مواقع الإنترنت المتخصصة فى مجال الطاقة الجديدة والمتجددة، بالإضافة إلى بيانات عينة الدراسة التى تم تجميعها من خلال إستبيان ميدانى بالمقابلة الشخصية مع المستثمرين بمناطق وقرى واحة الفرافرة، وتم تدقيق البيانات الفنية للطاقة الشمسية من الباحثين المتخصصين بمرکز بحوث الصحراء، وبعض المتخصصين فى مجال الطاقة الشمسية بمنطقة الفرافرة.

مفاهيم بحثية:

1- الطاقة المتجددة Renewable Energy : الطاقة المستمدة من الموارد الطبيعية التى تتجدد أو التى لا تنفذ، أى أن معدل إنتاجها أکبر من معدل إستخدامها ومن أبرز صورها الطاقة الشمسية، طاقة الرياح، طاقة المساقط المائية، طاقة الکتلة (البيوجاز)، طاقة حرارة باطن الأرض، طاقة حرکة أمواج المد والجزر، وتتميز هذه المصادر عن الوقود الأحفورى بأنه لا ينشاء عنها تلوث للبيئة⁽¹⁷⁾.

2- الطاقة الجديدة New Energy : المصادر الأخرى للطاقة التى لم يسبق إستخدامها وهو مفهوم يختلف معناه من منطقة إلى أخرى ومن فترة زمنية إلى أخرى، کما أنه أوسع نطاقاً من مفهوم الطاقة المتجددة حيث يشمل الطاقة المتجددة وغير المتجددة⁽⁶⁾.

3- فقر الطاقة Energy Poverty : حرمان قاعدة عريضة من السکان فى الدول من خدمات الطاقة الحديثة، حيث يوجد نحو 3.1 مليار فرد فى العالم لا يحصلون على خدمات الکهرباء وفقاً لإحصائيات هيئة الطاقة الدولية⁽¹⁶⁾.

4- کفاءة الطاقة Energy Efficiency : تخفيض إستهلاک الطاقة فى العملية الإنتاجية دون الإخلال بمستوى المخرجات من السلع والخدمات من حيث الکمية المنتجة والتکلفة أو الجودة، أو رفع مستوى المخرجات بإستهلاک نفس القدر من الطاقة⁽¹⁹⁾.

5- إستدامة الطاقة Sustainable Energy : توفير الدول لمصادر الطاقة للأجيال الحالية دون المساس بحق الأجيال القادمة، من خلال تقليل معدل نفاذ المخزون فى باطن الأرض، وتفعيل الإستخدام الأمثل للطاقات المتجددة بتطوير تکنولوجياتها ونشر ثقافة إستخدامها⁽¹⁵⁾.

6- أمن الطاقة Energy Security : توفير الطاقة بکافة صورها شريطة توافر ثلاثة شروط أساسية وهى أن تکون بکميات تناسب الطلب عليها، وأن تکون بتکلفة يتحملها المستهلک والمنتج، وأن تکون آمنة وموثوق فى إستدامتها⁽¹⁵⁾.

7- الکفاءة Efficiency : مقياس جزئى من مقاييس الفعالية، والتى تعبر عن درجة تحقيق الوحدة الإقتصادية نفس المستوى من المخرجات ولکن بتکلفة أقل، أو تحقيق مستوى أکبر من المخرجات بنفس التکلفة.

النتائج البحثية ومناقشتها:

أولاً: الوضع الراهن لکمية إنتاج الکهرباء من مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة فى مصر:

يبين جدول رقم (3) بالملحق الوضع الراهن لتطور إنتاج الکهرباء من المصادر الجديدة والمتجددة فى مصر والتى بلغ إنتاجها نحو 16996.79 مليون ک. و. س سنوياً کمتوسط للفترة (2009-2021)، بحد أدنى بلغ نحو 13996 مليون ک. و. س عام 2010، وحد أقصى بلغ نحو 24732 مليون ک.و.س عام 2020. وتشير معادلة الإتجاه الزمني العام بجدول رقم (1) إلى وجود إتجاهاً عاماً متزايداً معنوي إحصائياً يبلغ نحو 883.61 مليون ک.و.س سنوياً وبمعدل نمو سنوي بلغ نحو 5.20% من إجمالى إنتاج الکهرباء خلال الفترة، ويفسر عامل الزمن نحو 68% من التغيرات الإجمالية فى الزيادة فى إنتاج الکهرباء من مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة فى مصر خلال فترة الدراسة.

جدول رقم (1): المعالم الإحصائية لمعادلات الإتجاه الزمني العام لتطور إنتاج الطاقة الکهربائية من المصادر الجديدة والمتجددة فى مصر خلال الفترة (2009-2021)

       = القيمة المقدرة للمتغير التابع ويمثل متغيرات إجمالي إنتاج الطاقة الجديدة والمتجددة، الطاقة المائية، طاقة الرياح، الطاقة الشمسية.

X = المتغير المستقل ويمثل متغير الزمن خلال فترة الدراسة (2009-2021).

       - مستوى المعنوية: (*) تمثل مستوى المعنوية عند 0.05، (**) تمثل مستوى المعنوية عند 0.01.

المصدر: حسبت من جدول رقم (3) بالملحق.

کما بين الجدول السابق ذکره أن إنتاج الکهرباء من الطاقة المائية يبلغ نحو 13642.62 مليون ک.و. س سنوياً کمتوسط للفترة (2009-2021) تمثل نحو 82.6% من متوسط إنتاج الکهرباء من مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة خلال الفترة (2009-2021)، بحد أدنى بلغ نحو 12850 مليون ک. و. س عام 2018، وبحد أقصى بلغ نحو 15119 مليون ک. و. س عام 2020. وتوضح معادلة الإتجاه الزمني العام بجدول رقم (1) وجود إتجاهاً عاماً متزايداً معنوي إحصائياً بلغ نحو 141.34 مليون ک. و. س سنوياً بمعدل نمو سنوي بلغ نحو 1.04% من إجمالى إنتاج الکهرباء خلال الفترة، ويفسر عامل الزمن نحو 51% من التغيرات الإجمالية فى الزيادة فى إنتاج الکهرباء من الطاقة المائية فى مصر خلال الفترة.

ويظهر جدول رقم (3) بالملحق أن إنتاج الکهرباء من طاقة الرياح تبلغ نحو 2218.08 مليون ک.و.س سنوياً کمتوسط للفترة (2009-2021) تمثل نحو 12.2% من متوسط إنتاج الکهرباء من مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة فى مصر خلال الفترة المذکورة، بحد أدنى بلغ نحو 931 مليون ک. و. س عام 2009، وبحد أقصى بلغ نحو 5443 مليون ک.و.س عام 2021، وتبين معادلة الإتجاه الزمني العام بجدول رقم (1) وجود إتجاهاً عاماً متزايداً معنوي إحصائياً يبلغ نحو 335.72 مليون ک.و.س سنوياً بمعدل نمو سنوي بلغ نحو 15.14% من إجمالى إنتاج الکهرباء خلال الفترة، ويفسر عامل الزمن نحو 73% من التغيرات الإجمالية فى الزيادة فى إنتاج الکهرباء من طاقة الرياح فى مصر خلال الفترة.

ويظهر جدول رقم (3) بالملحق أن إنتاج الکهرباء من الطاقة الشمسية بلغ نحو 1466.90 مليون ک.و.س سنوياً کمتوسط للفترة المذکورة تمثل نحو 6.68% من متوسط إنتاج الکهرباء من مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة خلال الفترة المذکورة، بحد أدنى بلغ نحو 114 مليون ک.و.س عام 2014، وبحد أقصى بلغ نحو 4920 مليون ک.و.س عام 2021، وتشير معادلة الإتجاه الزمني العام بجدول رقم (1) إلى وجود إتجاهاً عاماً متزايداً معنوي إحصائياً يبلغ نحو 402.83 مليون ک.و.س سنوياً بمعدل نمو سنوي بلغ نحو 27.46% من إجمالى إنتاج الکهرباء خلال الفترة، ويفسر عامل الزمن نحو 59% من التغيرات الإجمالية فى الزيادة فى إنتاج الکهرباء من الطاقة الشمسية فى مصر خلال فترة الدراسة.

ويشير جدول رقم (3) بالملحق إلى أن إنتاج الکهرباء من طاقة الکتلة (البيوجاز) تبلغ نحو 33.4 مليون ک.و.س سنوياً کمتوسط للفترة المذکورة تمثل نحو 0.14% من متوسط إنتاج الکهرباء من مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة خلال الفترة المذکورة، بحد أدنى يبلغ نحو 12.00 مليون ک.و.س عام 2020، وبحد أفصى بلغ نحو 84.00 مليون ک.و.س عام 2021. بينما لم تثبت المعنوية الإحصائية لتأثير متغير الزمن خلال الفترة وذلک بسبب عدم إستقرار بينات السلسلة الزمنية للمتغير التابع خلال فترة الدراسة.

-           توصيف منطقة الدراسة:

تبلغ مساحة واحة الفرافرة نحو 132.6 ألف کم² تمثل نحو 30.1% من مساحة محافظة الوادى الجديد البالغة نحو 440 ألف کم²، منها مساحة مزروعة تبلغ نحو 171.9 ألف فدان تمثل نحو 24.6% من المساحة الصالحة للزراعة بالفرافرة البالغة نحو 700 ألف فدان، بينما تمثل نحو 39.7% من إجمالى المساحة المزروعة بالمحافظة البالغة نحو 432.8 ألف فدان، وتبلغ المساحة المحصولية بالفرافرة نحو 257.00 ألف فدان بمعامل تکثيف زراعى يبلغ نحو 1.5، وتقع الأراضى الزراعية بواحة الفرافرة من حيث الجدارة الإنتاجية بين أراضى الدرجة الثالثة والدرجة الرابعة وهى أراضى يمکن إستصلاحها وإستزراعها مع ضرورة مراعاة مجموعة من العوامل المحددة للإنتاج ونوعية النباتات قبل الزراعة، وترجع الأهمية الإقتصادية للتعرف على تصنيف الأراضى إلى دورها فى تحديد درجة الصلاحية لکل نوع من أنواع هذه الأراضى وما يترتب على ذلک من تحديد لإستخداماتها المختلفة التى تحقق أفضل عائد إقتصادى للمزارعين، ويبلغ عدد الحائزين للأراضى الزراعية بواحة الفرافرة نحو 7617 حائز بمتوسط مساحة حيازية تبلغ نحو 22.16 فدان لکل حائز⁽⁴⁾.

وتعتبر واحة الفرارة أحد المنخفضات الوسطى ضمن مجموعة منخفضات الصحراء الغربية والتى تتکون من أحجار طباشيرية، وحجر جيرى، وطفلة رخوة، وهى أراضى شديدة الجفاف حيث لا يتعدى معدل سقوط الأمطار بها نحو 10مم/سنة، ومعدل البخر نحو 15مم/يوم ومصدر المياه الوحيد بالواحة المياه الجوفية التى تنخفض بها نسبة الملوحة حيث تبلغ ببعض المناطق بين 122- 310 مم/لتر ودرجة حرارتها بين 24- 40 درجة مئوية، فى حين يبلغ سمک طبقة المياه الحاملة بالخزان نحو 2000م نظراً لوقوع الفرافرة فى قاع المنخفض مما يفسر وجود بعض الأبار بالدفع الذاتى للمياه دون إستخدام ألات رى، عرفت الفرافرة فى عهد الفراعنة بأرض البقر لکثرة المراعى الطبيعية، وفى عهد الرومان بأرض الحبوب.

         وتعتمد الزراعة بمحافظة الوادى الجديد على المياه الجوفية من الخزان الرملى النوبى الذى يغطى إجمالى مساحة الوادى الجديد ويبلغ إجمالى الموارد المائية المستخدمة فى الزراعة بالمحافظة نحو 1.94 مليار م3 سنوياً، وينخفض المقنن المائى للفدان بالفرافرة بنحو 20% عن أراضى المحافظة مما يجعلها أهم مناطق الإستثمار الزراعى بالمشروع القومى لزراعة المليون ونصف المليون فدان، ويبلغ عدد سکان واحة الفرافرة نحو 38.01 ألف نسمة تمثل نحو 14.8% من عدد السکان بالمحافظة البالغ نحو 257.25 ألف نسمة، منهم نحو 2561 نسمة تعمل بالجهاز الإدارى للدولة تمثل 6.8% من إجمالى عدد العاملين بالجهاز الإدارى بمحافظة الوادى الجديد البالغين نحو 37.47 ألف عامل⁽⁴⁾.

 ويبين جدول رقم (4) بالملحق الوضع الراهن لخدمات البنية الأساسية الزراعية وغير الزراعية الداعمة للإستثمار والتنمية بواحة الفرافرة والتى تظهر توافر جانب کبير من هذه الخدمات بمدينة الفرافرة بينما تفتقر القرى وتوابعها إلى هذه الخدمات، مما يؤثر على معدلات تحقيق التنمية المستدامة، ويجب إعادة النظر فى توفيرها بباقى قرى وتوابع واحة الفرافرة.

-       عينة الدراسة:

تضم منطقة الفرافرة 10 مناطق بإجمالي عدد حائزين يبلغ نحو 7617 حائز وجملة مساحة مزروعة تبلغ نحو 171.9 ألف فدان، وتم أختيار العينة بکسر معاينة 5% تمثل نحو 381 مزارعاً، وقد تم توزيعهم علي قرى المنطقة عن طريق إستخدام المتوسط الهندسي والمتوسط الهندسي المعدل لکلاً من أعداد المزارعين والمساحات المزروعة بقرى تلک المناطق، وحساب حجم العينة بکل منطقة، وجاءت نتائج الحصر الميدانى للعينة کما يبينها جدول رقم (2) على النحو التالى.

جدول رقم (2): توزيع عينة الدراسة لمزارعى الإنتاج النباتى بمناطق واحة الفرافرة (2020/2021)

 (*) المساحة الکلية شاملة مناطق الزراعة بالإضافة إلى الأراضى البور والمناطق الخدمية والسکنية (المنافع).

المصدر: (1) وزارة الزراعة وإستصلاح الأراضى، مديرية الزراعة بالوادى الجديد، وحدة الشئون الزراعية (2020/2021).

 (2) جمعت وحسبت من إستمارات الإستبيان بواحة الفرافرة (2020/2021). 

-       أهمية إختيار منطقة الدراسة:

تعمل الدولة جاهدتاً على زيادة الرقعة المزروعة بالمناطق الصحراوية لمواجهة العجز المتنامى فى إنتاج بعض السلع الزراعية وتحقيق الأمن الغذائى بإستصلاح وإستزراع نحو 1.5 مليون فدان تمثل منطقة الفرافرة منها نحو 82.1% من المساحة المستهدف إستصلاحها وإستزراعها بالصحراء الغربية البالغة نحو 280 ألف فدان، بينما تمثل نحو 15.3% من إجمالى مساحة المشروع. کما تقع منطقة الفرافرة فى المرتبة الثانية بالمراکز الإدارية بمحافظة الوادى الجديد بمساحة کلية تمثل نحو 30.1%، بينما تمثل نحو 13.2% من مساحة مصر، وتعد واحة الفرافرة أحد مناطق الترکز البحثى والعلمى لمرکز بحوث الصحراء کأحد المراکز العلمية المتخصصة فى زراعات المناطق الجافة والصحراوية، لذا کلفت إدارة المرکز الهيئة البحثية بالشعب والأقسام بتوسيع دراساتهم وأبحاثهم فى دراسة أهمية إستخدام الطاقة الجديدة والمتجددة فى رفع کفاءة إستغلال الموارد المائية والأرضية بالمناطق الصحراوية طبقاً للخطة البحثية للمرکز والمنبثقة من الخطة القومية للقطاع الزراعى فى مصر بالتوجه نحو تحقيق التنمية المستدامة بالمناطق الصحراوية، لذا تم إختيار منطقة الفرافرة کأحد أکبر المساحات المستهدف زراعتها بالمشروع بالصحراء الغربية.

ثانياً: الکفاءة الإقتصادية لإستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة:

تعتبر الکفاءة مقياس يمکن من خلاله معرفة مدى فاعلية عامل من العوامل فى حالة إستخدامه مع عوامل أخرى، ويعد تحقيق الکفاءة فى الإنتاج الزراعى من متطلبات الرفاهية الإقتصادية حيث أن زيادة کفاءة إستخدام الطاقة القائمة يؤدى إلى زيادة الأرباح وبالتالى زيادة القدرة على الإستثمار وزيادة الدخل القومى، کما أن تحسين کفاءة الإنتاج تؤدى إلى تخفيض التکاليف وزيادة الإنتاجية وبالتالى قدرة أکبر للمنتجات على المنافسة والنفاذ للأسواق الخارجية⁽¹³⁾.

وتعرف الکفاءة الإقتصادية بأنها مقياس لأفضلية الإختيار بين مختلف السلع الإنتاجية وبين الأساليب المستخدمة فى إنتاجها، حيث يتم تقيم هذا الإختيار بمعيارى تکلفة إنتاج هذه السلع وقيمتها، وبالتالى تصبح الکفاءة الإقتصادية ذو أهمية کبيرة فى حالة ندرة الموارد الإنتاجية المستخدمة، وعندما يمکن توليفها بطرق مختلفة للحصول على نفس الناتج بتکلفة أقل أو تحقيق قدر أکبر من الإنتاج بنفس التکلفة⁽¹⁰⁾.

         ويعد رفع کفاءة إستخدام بعض العناصر الإنتاجية ذات التکلفة المرتفعة فى الإنتاج النباتى بالأراضى الصحراوية من أهداف السياسة الزراعية، ويأتى فى مقدمة هذه العناصر إستخدام الطاقة الشمسية فى رى محاصيل الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة کخيار إستراتيجى وذلک لعدة أسباب أهمها إرتفاع أعماق آبار الرى والتى تصل بين 300- 700 متراً کمتوسط لأعماق الآبار حالياً، حيث کانت أعماق الآبار بالفرافرة حتى عام 1993 تصل إلى نحو 22 متراً لوقوع الفرافرة فى أعمق نقطة فى المنخفض الأوسط للصحراء الغربية، ثم تزايدت أعماق الآبار تدريجياً نتيجة التوسع فى الإستصلاح والإستزراع النباتى نظراً لإرتفاع خصوبة التربة وتوافر المياه من الخزان الرملى النوبى، وقد أدى إرتفاع عمق الأبار إلى إرتفاع تکاليف الإنتاج النباتى بإستخدام ماکينات الرى بالديزل لإرتفاع أسعار السولار والزيوت وتکاليف النقل، لذلک بدأ التحول التدريجى لإستخدام الطاقة الشمسية فى الرى وإستخدامات البنية الأساسية المساعدة للإنتاج النباتى کأضاءة المنازل الريفية، تشغيل بعض الآلات التى تعمل بالکهرباء کبطاريات شحن محشات الأعلاف الآلية، وآلات العمليات الزراعية الصغيرة.

         ويعمل البحث على دراسة کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة من خلال دراسة إستخداماتها الحالية کطاقة جديدة ومقارنتها بإستخدامات الطاقة التقليدية من منظور إقتصادى وبيئى.

أ‌-       آثر إستخدام أنظمة الطاقة على تکاليف الرى لأهم محاصيل الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة:

     بدأ التحول التدريجى لإستخدام الطاقة الشمسية فى رى المحاصيل الزراعية کبديل لطاقة الديزل بواحة الفرافرة رغم إرتفاع تکاليف البنية الأساسية لإنشاء وحدة الطاقة الشمسية إلا أن طول العمر الإنتاجى لها جعل تکاليف التشغيل إقتصادية مقارنةً بتکاليف الرى بإستخدام طاقة الديزل، ومما يزيد من إقتصاديات إستخدام الطاقة الشمسية بمنطقة الدراسة إرتفاع أسعار السولار والزيوت فى الفترة الأخيرة حيث بلغ متوسط سعر برميل البترول عالمياً نحو 130 دولار وفى ذات الوقت إنخفاض قيمة العملة الوطنية الجنيه مقابل الدولار بنحو 15-20% مما يزيد من تکاليف الرى بطاقة الديزل حيث ترتفع معها تکاليف قطع الغيار وعمرة الماتور والتى تحدث على فترات قصيرة مقارنةً بتکاليف الصيانة والتشغيل لوحدة الطاقة الشمسية.

          ويبين جدول رقم (3) آثر إستخدام أنظمة الطاقة على تکاليف الرى لمحاصيل عينة الدراسة بالفرافرة للسنة الزراعية (2020/2021) حيث بلغت التکاليف الکلية بالعينة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو 6819، 6154، 7668، 8763، 24494، 9578، 18271 جنيه/فدان فى حين بلغت فى حالة الرى بطاقة الديزل نحو 8491.4، 7293.2، 12910.6، 26177.8، 11519.3، 22145.9 جنيه/فدان على الترتيب لجميع ماسبق. ويعزى السبب الأول إلى التغير فى التکاليف الکلية بين النظامين إلى إختلاف التکاليف الثابتة والإستثمارية بين محاصيل عينة الدراسة کما يبين الجدول السابق وجدول رقم (2) بالملحق ومنها طول فترة الإنتاج لمحصولى نخيل البلح والبرسيم الحجازى فيرتفع نصيبهما من تکاليف البنية الأساسية مقارنةً بالمحاصيل موسمية الإنتاج، کذلک إختلاف نظام الرى المتبع فى رى المحاصيل حيث ترتفع تکاليف الرى بالرش عن الرى بالتنقيط ، بينما ترتفع تکاليف الرى بالتنقيط مقارنةً بالرى بالغمر نظراً لإرتفاع تکاليف مکونات الشبکة من نظام إلى أخر.

جدول رقم (3): آثر إستخدام أنظمة الطاقة على تکاليف الرى لمحاصيل عينة الدراسة للإنتاج النباتى بالفرافرة (2020/2021)

       العائد الکلى = کمية الإنتاج × سعر الطن ،  التکاليف الکلية = التکاليف الثابتة + التکاليف المتغيرة،   صافى العائد = إجمالى العائد – إجمالى التکاليف 

       (*) بعض المحاصيل يستخدم فيها نظام الرى بالغمر، ومزارع أخرى الرى بالرش لنفس المحصول وتم تناول النظام الأکثر إستخداماً بالعينة.

       (**) تم حساب التکاليف الإستثمارية والثابتة لمحاصيل الدراسة والتى يرجع إختلاف قيمتها حسب نظام الرى ومدة المحصول کما بجدول (1) بالملحق.

-  محصول نخيل البلح أصناف بلدية، البطاطس والفول السودانى تصدير، البرسيم الحجازى سنة زراعية کاملة، البنجر يوجد دعم من المصنع فى الإنتاج     المصدر: جمعت وحسبت من إستمارات الإستبيان بواحة الفرافرة (2020/2021).

بينما يرجع السبب الثانى لإختلاف التکاليف الکلية إلى إختلاف التکاليف المتغيرة حيث يستخدم بعض المزارعين الرى بالطاقة الشمسية بينما يستخدم البعض الأخر نظام الرى بطاقة الديزل، وبلغت التکاليف المتغيرة بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو 276، 276، 242، 552، 242، 242، 484 جنيه/فدان، بينما بلغت فى حالة الرى بطاقة الديزل نحو 1948.4، 1415.2، 1961.4، 4699.6، 1925.8، 2183.3، 4358.9 جنيه/فدان على الترتيب لجميع ما سبق. 

          کما أظهر الجدول السابق إجمالى الإيرادات لکل من المنتج الرئيسى والثانوى بالعينة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح والبالغة نحو 10950، 10200، 21180، 18000، 47250، 26600، 46200 جنيه/فدان على الترتيب.

         وفى ضوء کل من التکاليف والإيرادات الکلية بلغ صافى العائد المزرعى بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو 4131، 4046، 13512، 9237، 22765، 17022، 27929 جنيه/فدان، فى حين بلغ فى حالة الرى بطاقة الديزل نحو 2458.6، 2906.8، 5089.4، 21072.2، 15080.7، 24054.1 جنيه/فدان بمعدل تغير بلغ نحو 40.5%، 28.2%، 12.7%، 44.9%، 7.4%، 11.4%، 13.9% على الترتيب لجميع ماسبق.

وبناء على ما سبق يتبين إرتفاع کفاءة إستخدام الرى بالطاقة الشمسية مقارنةً بالرى بطاقة الديزل لمحاصيل الإنتاج النباتى بعينة الدراسة بالفرافرة، والذى يرجع إلى تحقيق نفس القدر من الإيرادات بتکاليف أقل وصافى عائد أعلى فى حالة الرى بإستخدام الطاقة الشمسية مقارنةً بالرى بطاقة الديزل نظراً لإرتفاع تکاليف السولار والزيوت لإنخفاض الدعم المقدم من الدولة للمنتجات البترولية، فى الوقت الذى تمنح فيه الدولة قروض لمستخدمى الطاقة الشمسية بفائدة تبلغ نحو 5% لتقليل ما تتحملة الموازنة العامة للدولة من تکاليف توفير النقد الأجنبى لإستيراد المنتجات البترولية.

يبين جدول رقم (4) وجود فروق ذات دلالة إحصائية عند مستوى الدلالة (0.01) بين متوسطي تکاليف أنظمة الطاقة المستخدمة فى الإنتاج النباتى بمنطقة الفرافرة لکل من تکاليف طاقة الري بالديزل وتکاليف طاقة الري بالطاقة الشمسية لجميع المحاصيل محل الدراسة بالعينة، ويرجع ذلک إلى إنخفاض تکاليف الري بالطاقة الشمسية مقارنةً بطاقة الرى بالديزل.

جدول رقم (4): تحليل الفرق بين متوسطى تکاليف أنظمة الطاقة المستخدمة فى رى محاصيل العينة بالفرافرة (2020/2021)

المصدر:جمعت وحسبت من إستمارة الإستبيان بواحة الفرافرة (2020/2021).

ب- معايير الکفاءة الإقتصادية لإستخدام الطاقة الشمسية لمحاصيل الإنتاج النباتى بعينة الدراسة بواحة الفرافرة :

 يوجد عدة مقاييس لتقييم الکفاءة الإقتصادية کل منها يحقق هدفاً معيناً على نحو يختلف عن المقياس الأخر، حيث لا يوجد مقياس يغطى کل جوانب الکفاءة الإقتصادية، ويتم تقيم الکفاءة فى هذا الجزء بأسلوب المؤشرات البسيطة والمقاييس الجزئية والتى تعبر عن کفاءة الإنتاج لعنصر واحد، والذى يمثل تکاليف الرى بإستخدام أنظمة الطاقة الجديدة والتقليدية:

1-     مقاييس الکفاءة الإقتصادية الجزئية (النقدية):

ويعبر هذا النوع من المقاييس عن کفاءة الإنتاج لعنصر واحد فقط من عناصر الإنتاج بقسمة المخرجات على المدخلات فى وحدة زمنية معينة، ويمکن إستخدام النقود أو النسبة المئوية کمعيار لقيمة المخرجات والمدخلات. ويوضح جدول رقم (5) مقاييس الکفاءة الإقتصادية لأنظمة الطاقة المستخدمة فى رى الإنتاج النباتى بعينة الدراسة بواحة الفرافرة للسنة الزراعية (2020/2021)، وذلک على النحو التالى:

أ‌-                   عائد الجنيه من تکاليف الرى: يبلغ عائد الجنيه من تکاليف الرى بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو 39.7، 37.00، 87.50، 32.6، 195.2، 109.9، 95.5 جنيه، بينما يبلغ فى حالة الرى بطاقة الديزل نحو 5.6، 7.2، 10.8، 3.8، 24.5، 12.2، 10.6 جنيه على الترتيب لما سبق.

ب‌-            صافى أربحية الجنيه من تکاليف الرى: يبلغ صافى عائد أربحية الجنيه من تکاليف الرى بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو 15.00، 14.7، 55.8، 16.7،94، 94.1، 70.3، 57.7 جنيه، فى حين يبلغ فى حالة الرى بطاقة الديزل نحو 1.3، 2.1، 6.0، 1.1، 10.9، 6.9، 5.5 جنيه على الترتيب لجميع ما سبق.

ج‌-              تکلفة وحدة مياه الرى: تبلغ تکلفة وحدة مياه الرى بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بأستخدام الطاقة الشمسية نحو 0.08، 0.09، 0.07، 0.05، 0.07، 0.06، 0.06 جنيه/م3، بينما تبلغ فى حالة الرى بإستخدام طاقة الديزل نحو 0.59، 0.45، 0.56، 0.45، 0.58، 0.52، 0.54 جنيه/م3 على الترتيب.

د- تکاليف رى الطن من المحصول: يبلغ تکاليف رى الطن بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بإستخدام الطاقة الشمسية نحو 141.5، 153.3، 8.3، 46.0، 11.5، 186.2، 161.3 جنيه/طن، وتبلغ تکاليف رى الطن لمحاصيل العينة بإستخدام طاقة الديزل نحو 999.2، 786.2، 67.6، 391.6، 291.7، 1689.5، 1453،0 جنيه/طن على الترتيب.

ه- صافى العائد لوحدة مياه الرى: يبلغ صافى العائد لوحدة مياه الرى بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو 1.3، 1.3، 3.9، 0.9، 6.8، 4.1، 3.5 جنيه/م3، فى حين تبلغ فى حالة الرى بإستخدام طاقة الديزل نحو 0.7، 0.9، 3.4، 0.5، 6.3، 3.6، 3.0 جنيه/م3 على الترتيب لجميع ماسبق.

2-     مقاييس الکفاءة الإقتصادية الجزئية (النسبية):

أ‌-                معدل الکفاءة الإقتصادية: يبلغ معدل الکفاءة الإقتصادية بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو161%، 166%، 276%، 205%، 193%، 278%، 253%، بينما تبلغ فى حالة الرى بإستخدام طاقة الديزل نحو 129%، 140%، 226%، 139%، 180%، 231%، 209% على الترتيب لجميع ماسبق.

ب-جدول رقم (5): مقاييس الکفاءة الإقتصادية لأنظمة الطاقة المستخدمة فى رى الإنتاج النباتى بالفرافرة (2020/2021)

- عائد الجنيه من تکاليف الرى =  الإيراد الکلى ÷ تکاليف الرى    - صافى العائد لوحدة مياه الرى= صافى العائد ÷ کمية المياه المستخدمة فى الرى 

- صافى أربحية الجنيه من تکاليف الرى=  صافى العائد ÷ تکاليف الرى       - معدل کفاءة نظام الرى= (تکاليف الرى ÷ إجمالى العائد) X 100

- متوسط تکاليف رى الطن = تکاليف الرى ÷ کمية الإنتاج بالطن      - تکلفة وحدة مياه الرى = تکاليف الرى ÷ کمية المياه المستخدمة فى الرى

            - نسبة العائد إلى التکاليف = إجمالى العائد ÷ إجمالى التکاليف          - نسبة هامش ربح المنتج  = (صافى العائد ÷ إجمالى العائد) X 100

              المصدر: (1) جمعت وحسبت من إستمارات الإستبيان بواحة الفرافرة (2020/2021).  

             (2) بيانات جدول رقم (2) بالبحث.      (3) بيانات جدول رقم (5) بالملحق.

ب‌-             نسبة الإيرادات إلى التکاليف: تبلغ نسبة الإيرادات بعينة الدراسة لمحاصيلالقمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح بعينة الدراسة فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو 1.6، 1.7، 2.8، 2.1، 1.9، 2.8، 2.5 فى حين تبلغ فى حالة الرى بإستخدام طاقة الديزل نحو 1.29، 1.40، 2.26، 1.39، 1.8، 2.31، 2.09 على الترتيب لجميع ما سبق.

ج‌-              نسبة هامش ربح المنتج: تبلغ نسبة هامش ربح المنتج بعينة الدراسة لمحاصيل القمح، الشعير، بنجر السکر، البرسيم الحجازى، البطاطس، الفول السودانى، نخيل البلح فى حالة الرى بالطاقة الشمسية نحو 37.7%، 39.7%، 63.8%، 51.3%، 48.2%، 64.00%، 60.5%، بينما تبلغ فى حالة الرى بطاقة الديزل نحو 22.5%، 28.5%، 55.7%، 28.3%، 44.6%، 56.7%، 52.1% على الترتيب لما سبق.

           تبين مما سبق إرتفاع جميع مؤشرات الکفاءة الإقتصادية لنظام الرى بالطاقة الشمسية (الطاقة الجديدة والمتجددة) مقارنةً بنظام الرى بطاقة الديزل (الطاقة التقليدية)، مما يبرهن على إرتفاع کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة، والتى تشجع على الإستثمار الزراعى بالمنطقة نظراً لتوجيه المستثمرين الزيادة فى صافى العائد والتى تمثل الفرق بين تکاليف أنظمة الرى إلى إستخدام التطبيقات الزراعية الحديثة الداعمة لزيادة حجم الإنتاج والمساهمة فى تقليل الفجوة الغذائية بالتوسع فى أنشطة الإنتاج الزراعى المدرة للدخل کالثروة الحيوانية والزراعات المحمية والتصنيع الزراعى بما يولد قيم مضافة ترفع من کفاءة إستغلال الموارد الإنتاجية وتعمل على تنمية النشاط الزراعى ککل بمنطقة الفرافرة.

3- کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية فى خدمات البنية الأساسية المساعدة للإنتاج النباتىبواحة الفرافرة:

            يرجع إستخدام الطاقة الشمسية فى خدمات البنية الأساسية المساعدة للإنتاج النباتى کأضاءة المنازل وإستخدامات بعض الآلات الزراعية إلى أن معظم مزارع الإنتاج النباتى تبعد عن مدينة الفرافرة الأم لمسافات کبيرة لذلک قام المستثمرين والمزارعين ببناء منازل ريفية صغيرة بجوار مزارعهم لمتابعة أنشتطهم الزراعية المختلفة والتى تحتاج إلى توافر بعض الأجهزة الکهربائية لتذليل سبل العيش، ونظراً لإرتفاع تکاليف الکهرباء من مولد البنزين أصبح من الضرورى توفير بديل إقتصادى وأمن لتوفير الطاقة الکهربائية المنزلية، حيث يعتبر المنزل أحد مکونات البنية الأساسية التى يحتاجها المستثمر الزراعى بواحة الفرافرة للإستقرار، لذلک لا يمکن دراسة کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية للإنتاج النباتى بمعزل عن دورها فى الإستخدام المنزلى کأحد مکونات البنية الأساسية المساعدة للإنتاج النباتى فى ظل وجود فقر فى الطاقة بالمناطق الصحراوية.

جدول رقم (6): کفاءة إستخدام أنظمة الطاقة الکهربائية فى خدمات البنية الأساسية المساعدة للإنتاج النباتىبالفرافرة 2021

           - العمر الإفتراضى لألواح الطاقة الشمسية من 20- 25 سنة.       - العمر الإفتراضى للإنفيرتير من 10- 15 سنة.

           - العمر الإفتراضى لمولد البنزين من 15- 20 سنة.           - العمر الإفتراضى لبطاريات تخزين الطاقة االشمسية من 7 - 10 سنوات.

           - غيار الزيت للمولد 0.5 کجم کل ثلاثة شهور (حسب کفاءة المولد).

      المصدر:  (1)جمعت وحسبت من بيانات إستمارة الإستبيان بواحة الفرافرة (2020/2021)،    (2) بيانات جدول رقم (2) بالبحث.

      يبين جدول رقم (6) کفاءة إستخدام أنظمة الطاقة الکهربائية فى خدمات البنية الأساسية المساعدة للإنتاج النباتى بواحة الفرافرة للسنة الزراعية (2020/2021)، حيث تبلغ التکاليف الإستثمارية والثابتة لوحدات الطاقة للإضاءة المنزلية فى حالة إستخدام الطاقة الشمسية نحو 36500 جنيه، وتبلغ التکاليف المتغيرة نحو 2.33 جنيه يومياً خلال عمر المحطة بإجمالى تکاليف يومية تبلغ نحو 6.33 جنيه/يوم تعادل شهرياً نحو 189.9 جنيه. بينما تبلغ التکاليف الإستثمارية والثابتة فى حالة إستخدام طاقة مولد الکهرباء بالبنزين للإضاءة المنزلية نحو 5000 جنيه، وتبلغ التکاليف المتغير اليومية نحو 36.22 جنيه/يوم تعادل نحو 1086.6 جنيه شهرياً.

           وبناء على ما سبق تبين إرتفاع کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية فى الإضاءة المنزلية مقارنةً بإستخدام طاقة مولد البنزين حيث تحقق قدر أکبر من الطاقة الکهربائية بنحو 24 ساعة تشغيل يومياً فى مقابل 5 ساعات يومياً فقط لمولد البنزين وبتکاليف أقل، حيث تمثل تکاليف الطاقة الشمسية نحو 17.5% من تکاليف طاقة مولد البنزين اليومية، علماً بأنه فى حالة توفير إضاءة منزلية لمدة 24 ساعة بمولد البنزين تحتاج نحو 20 لتر بنزين (80) يومياً تقدر تکلفتها بنحو 130 جنيه/يوم بتکلفة شهرية تقدر بنحو 3900 جنيه بأسعار سنة 2021، وهذا المبلغ لا يتوافق وطبيعة الدخل الزراعى للحائزين لـ 10 أفدنة فأقل بمنطقة الفرافرة.

            وأظهر جدول رقم (6) معيار فترة الإسترداد لتکاليف إنشاء وحدة الطاقة الشمسية للإضاءة المنزلية مقارنةً بتکاليف الإضاءة المنزلية لمولد البنزين والبالغة نحو 2.8 سنة (تعادل 34 شهر)، وتعد فترة قصيرة مقارنةً بالتکاليف المرتفعة اللازمة لإضاءة منزل ريفى بالمناطق الصحراوية التى يصعب توفير الطاقة الکهربائية لها عن طريق الدولة.

ثالثاً: التکلفة البيئية لإستخدام أنظمة الطاقة فى الإنتاج النباتى بمنطقة الفرافرة:

        تتعدد الآثار البيئية الضارة من الأنشطة البشرية المختلفة على البيئة المحيطة والتى تؤدى فى مجملها إلى تغيرات بيئية تهدد الحياة على کوکب الأرض، وتعد ظاهرة الإحتباس الحرارى أحد الإنعکاسات السلبية لهذة الأنشطة والتى تحتاج إلى العديد من الإجراءات الإحترازية للحد من هذه الظاهرة الناتجة فى معظمها من الإستخدام المفرط للوقود الأحفورى (البترول).

                       وتحدث الغازات المسببة للإحتباس الحرارى بشکل طبيعى وهى ضرورية لبقاء الأنسان والملايين من الکائنات الحية الأخرى على قيد الحياة عن طريق الحفاظ على جزء من دفىء الشمس وعکسها مرة أخرى إلى الفضاء لتجعل الحياة صالحة للعيش على کوکب الأرض، ولکن بعد قرن ونصف القرن من الثورة الصناعية وإزالة الغابات وإنخفاض مساحات العديد من الأراضى الزراعية، إرتفعت کمية الغازات الدفيئة فى الغلاف الجوى لمستويات قياسية مسببةً الإحتباس الحرارى.

       ويعد غاز ثانى أکسيد الکربون أکثر الإنبعاثات الحرارية تأثيراً رغم أنه أقلها ضراراَ ولکنه أکثرها إنبعاثاً من حيث الکمية، حيث تبلغ کمية الغاز المنبعث منه نحو 20 مليار طن سنوياً، تعادل نحو 0.7% من کميتة الموجودة فى الهواء، وقد إرتفع ترکيزه من 280 جزء فى المليون عام 1750 إلى نحو 415 جزء فى المليون عام 2019، ونظراً لقدرته على أمتصاص الأشعة تحت الحمراء وبعثها عند أطوال موجية تتراواح بين 4.26- 14.99 ميکرو متر لذلک فهو غاز دافىء يساهم بدرجة کبير فى حدوث ظاهرة الإحتباس الحرارى مما يؤدى إلى تغيرات بيئية کبيرة أهمها فى الجانب الزراعى خفض نسب البروتين لمحاصيل الأرز والقمح والشعير والبطاطس وغيرها من المحاصل نتيجة زيادة مستويات الکربوهيدرات، بالإضافة إلى خفض إنتاجية العديد من المحاصيل الزراعية نتيجة إرتفاع درجات الحرارة عن إحتياجاتها فى أوقات التزهير والعقد وغيرها من العمليات الزراعية أثناء دورة حياة النبات⁽¹²⁾.

            وتبلغ نسبة مشارکة القطاعات الإنتاجية فى نسب إنبعاث ثانى أکسيد الکربون فى الدول العربية نحو 17% لقطاع الطاقة، 17% لقطاع الزراعة، 7% لقطاع الصناعة، 6% للأحراج، ونحو 3% للمخلفات⁽¹⁾.

 التکلفة البيئية لإستخدام طاقة الرى بالديزل للترکيب المحصولى للإنتاج النباتى بواحة الفرافرة :

        تبلغ التکلفة العالمية لتلوث الهواء الناجمة عن إستخدام الوقود الأحفورى نحو 2.9 تريليون دولار عام 2018 بما يعادل نحو 8.0 مليار دولار يومياً تمثل نحو 3.3% من الناتج الإقتصادى العالمى، وتقدر إجمالى الکوارث البيئية خلال الـ 40 عاماً المنصرمة بنحو 4.2 تريليون دولار، وأدت إلى وفاة نحو 4.5 مليون نسمة سنوياً، کما بلغت خسائر الإقتصاد العالمى من إنبعاث ثانى أکسيد الکربون بمفرده نحو 350 مليار دولار ناتج من إحتراق الوقود الإحفورى، ونحو 380 مليار دولار أضرار أخرى بطبقة الأوزون، وتعد الوسيلة الفعالة لحل هذه المشکلة هو التحول عن الوقود الأحفورى إلى إستخدام مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة والتى لا ينتج عن إستخدامها الإنبعاثات الحرارية للغازات الدفيئة بما يحد بدرجة کبيرة من المشاکل البيئية المتصاعدة التى تهدد کوکب الأرض⁽⁵⁾.

         وتقدر تکلفة الأضرار البيئية التى تحملتها مصر عام 2017 بنحو 47 مليار جنيه تمثل نحو 1.35% من الناتج المحلى الإجمالى، کما تسبب التلوث البيئى الناتج عن إرتفاع جزئيات PM2.5 فى وفاة نحو 12.5 ألف نسمة سنوياً، والتى ترجع إلى إرتفاع نسبتها إلى نحو 117 مرة عن المعدل الطبيعى المقدر بنحو 10 ميکرو جرام/م3 حيث بلغت نسبتها بالقاهرة وحدها خلال الفترة (1999– 2016) بين 66– 84 ميکرو جرام/م3 سنوياً⁽¹⁸⁾.

            ويظهر جدول رقم (7) التکلفة البيئية التى تتحملها منطقة الدراسة عند إستخدام الرى بطاقة الديزل (الوقود الأحفورى) للترکيب المحصولى للإنتاج النباتى قبل التحول إلى إستخدام الطاقة الشمسية بسبب إنبعاثات ثانى أکسيد الکربون والذى يعد من أکبر الملوثات البيئية المسببة لظاهرة الإحتباس الحرارى والمؤدية إلى إرتفاع درجات الحرارة وما تسببه من زيادة موجات التصحر والجفاف بالمناطق الصحراوية والتى يقع من بينها واحة الفرافرة، حيث ينتج عن کل لتر سولار أو زيوت تستخدم فى الرى نحو 2.7 کجم من ثانى أکسيد الکربون⁽¹⁴⁾، ويتکلف معالجة الطن الواحد من غاز ثانى أکسيد الکربون نحو 600 فرنک سويسرى کما أظهره تقرير المعهد التقنى الفيدرالى العالى بزيورخ عام2021 ⁽¹¹⁾.

جدول رقم (7): التکلفة البيئية لإستخدام نظام طاقة الرى بالديزل فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة قبل (2020/2021)

-          کمية غاز ثانى أکسيد الکربون المنبعث من لتر سولار أوزيوت يزن 0.85 کجم يبلغ نحو 2.67 کجم من CO2  + 2.00 H2O.

-          معامل تحويل 1جم من السولار أو الزيت ينتج نحو 3.16 جم من ثانى أکسيد الکربون. (3.16 × 0.85 کجم = 2.67 کجم من CO2).

-          تبلغ تکلفة معالجة الطن من ثانى أکسيد الکربون نحو 600 فرنک سوبسرى (الفرنک السويسرى يعادل 19.37 جنيه مصرى).

              المصدر:جمعت وحسبت من جدول رقم (6) بالملحق.

أوضح الجدول السابق أن إجمالى المساحة المحصولية المزروعة بواحة الفرافرة تبلغ نحو 257.00 ألف فدان تستخدم نحو 10.52 مليون ساعة رى تستهلک نحو 105.4 مليون لتر سولار، ونحو 736.4 ألف لتر زيوت بتکلفة إجمالية لعملية الرى بطاقة الديزل تقدر بنحو 717.0 مليون جنيه، وأدى إستخدام هذه الکمية من الوقود الأحفورى إلى حدوث إنبعاثات کبيرة من غاز ثانى أکسيد الکربون تقدر بنحو 283.12 ألف طن تبلغ تکلفة معالجة أضرارها نحو 3290.4 مليون جنيه.

1-     أثر إستخدام الطاقة الشمسية على التکلفة البيئية للترکيب المحصولى للإنتاج النباتى بواحة الفرافرة:

              يوضح جدول رقم (8) أثر إستخدام الطاقة الشمسية فى رى محاصيل الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة على إنخفاض کمية إنبعاثات غاز ثانى أکسيد الکربون، حيث تبلغ المساحة المحصولية المستخدمة للطاقة الشمسية نحو 85.6 ألف فدان تمثل نحو 33.3% من إجمالى المساحة المحصولية للإنتاج النباتى بالفرافرة، والتى لا ينتج عن إستخدامها إنبعاثات غازية أثناء عملية الرى، مما أدى إلى إنخفاض عدد ساعات الرى للمساحات المزروعة التى مازلت تستخدم الوقود الأحفورى إلى نحو 7.01 مليون ساعة رى تستهلک نحو 70.2 مليون لتر سولار، ونحو 490.93 ألف لتر زيوت وبالتالى إنخفاض کمية إنبعاث ثانى أکسيد الکربون إلى نحو 188.75 ألف طن، تحتاج إلى تکاليف معالجة تقدر بنحو 2193.6 مليون جنيه.

            مما سبق يتبين إرتفاع کفاءة إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى فى الحد من إنبعاثات ثانى أکسيد الکربون، والمساهمة فى تقليل ظاهرة الإحتباس الحرارى بمنطقة الفرافرة، حيث أدى إستخدام الطاقة الشمسية فى الرى إلى إنخفاض کمية الإنبعاثات الحرارية الناتجة عن إستخدام الوقود الأحفورى فى الرى بنحو 94.37 ألف طن، وإنخفاض تکاليف معالجة أضرار هذه الملوثات بنحو 1096.80 مليون جنيه، بما يمثل نحو 33.3% لکل منهما.

جدول رقم (8): أثر إستخدام الطاقة الشمسية على التکلفة البيئية للترکيب المحصولى للإنتاج النباتى بواحة الفرافرة (2020/2021)

            المصدر:(1) جمعت وحسبت من جدول رقم (8) بالبحث .        (2) جدول رقم (7) بالملحق.

وتتمثل التکلفة البيئية التى تتحملها الدولة لمواجهة ظاهرة الإحتباس الحرارى کأحد تداعيات الإنبعاثات الغازية لإستخدام الوقود الأحفورى (طاقة الرى بالديزل) فى دعم مستلزمات الإنتاج الزراعى وأهمها الأسمدة لمواجهة إنخفاض إنتاجية بعض المحاصيل، زيادة تکلفة توفير مياه الرى نتيجة إرتفاع درجات الحرارة وإرتفاع الإحتياجات المائية، الإنفاق على البحوث والدراسات لإستنباط سلالات جديدة لمواجهة التغيرات المناخية، کذلک دعم أنظمة الطاقة لتوفير الکهرباء المنزلية والتجارية لمواجهة التغيرات الجوية، دعم القطاع الطبى لعلاج التأثيرات المختلفة لهذه الملوثات على صحة المواطنين، وغيرها من صور التکلفة البيئية التى تتحملها الدولة سواء بصورة مباشرة أوغير مباشرة، ويمثل ذلک ضغطاً کبيراً على الموازنة العامة للدولة. 

رابعاً: أهم مشاکل إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة:

        تواجه منطقة الفرافرة العديد من المشاکل عند إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى، بعضها يرجع لأسباب فنية تخص طبيعة الخلايا الشمسية، وبعضها يرجع إلى أسباب مادية تمس ظروف الحائزين بمنطقة الدراسة، وتحاول الدولة تذليل بعضها کتوفير القروض بفائدة ميسرة لإستخدام الطاقة الشمسية وتشجيع الإستثمار الزراعى بالمنطقة:

                    ويبين جدول رقم (9) وجود نوعين من المشاکل بصورتها الفنية والمادية التى تواجه مستخدمى الطاقة الشمسية بمنطقة الفرافرة، ويأتى فى مقدمة المشاکل الفنية تأثير الطقس على تدفق المياه بطلمبات الطاقة الشمسية بنسبة 20- 30% فى فصل الشتاء بأهمية نسبية تبلغ نحو 73.8%، بينما تأتى فى المرتبة الثانية وجود بعض العيوب عند الضخ المباشر من المحطة لذلک لابد من وجود أحواض تخزين بأهمية نسبية تبلغ نحو 54.1%، ويأتى فى المرتبة الثالثة من حيث المشاکل الفنية وجود أنواع مختلفة من الطاقة الشمسية من حيث الجودة والسعر لا يکتشف عيوبها إلا بعد الشراء بأهمية نسبية تبلغ نحو 34.6%، بينما يأتى فى المرتبة الأخيرة غياب المعرفة والعلم للمزارعين بأهمية إستخدام الطاقة الشمسية بأهمية نسبية تبلغ نحو 25.2%.

          وتأتى فى المرتبة الأولى من حيث المشاکل المادية للطاقة الشمسية بواحة الفرافرة إرتفاع تکاليف إنشاء وحدة الطاقة الشمسية لأصحاب المساحات الصغيرة والمتوسطة بأهمية نسبية تبلغ نحو 54.1%، بينما تأتى فى المرتبة الثانية عدم القدرة على الإستفادة من قرض الطاقة الشمسية لعدم إتمام دفع أقساط الأرض للدولة بأهمية نسبية تبلغ نحو 38.6%، ويأتى فى المرتبة الأخيرة من حيث المشاکل المادية عدم توافر الفنين المتخصصين فى أعمال الصيانة بالفرافرة مما يحملهم تکاليف إضافية بأهمية نسبية تبلغ نحو 34.4%.

جدول رقم (9): الأهمية النسبية لمشاکل إستخدام الطاقة الشمسية فى الإنتاج النباتى بواحة الفرافرة (2020/2021)

المصدر:جمعت وحسبت من بيانات إستمارة الإستبيان بواحة الفرافرة (2020/2021).