ترشيدا للمياه والطاقة .. هندسة قناة السويس تبتكر نظام ري ذكي بالطاقة الشمسية

من أجل دعم الأمن المائي والغذائي وتعزيز الاقتصاد الأخضر، وتحقيق مستهدفات التنمية المستدامة ورؤية مصر 2030.. نجح فريق من طلاب كلية الهندسة بجامعة قناة السويس تحت اشراف د.خالد رمزي الأستاذ بقسم الهندسة الميكانيكية بالكلية في توظيف الذكاء الاصطناعي لمواجهة تحديات قطاع الزراعة ونجحوا في ابتكار منظومة ري ذكية تعمل بالطاقة الشمسية لتوفير الطاقة و الحد من البصمة الكربونية وتحسين كفاءة استخدام المياه في الزراعة في مصر.

*منظومة ري ذكية تعتمد بالكامل على الطاقة الشمسية

وفي حوار خاص لموقع أخبار مصر ببوابة ماسبيرو مع أ.د/ خالد رمزي الأستاذ بقسم الهندسة الميكانيكية بجامعة قناة السويس حول أهمية المشروع ومزاياه ومصيره.. قال للموقع إن هذا المشروع يمثل نموذجًا متقدمًا للتحول الرقمي والأخضر في القطاع الزراعي، من خلال تطوير منظومة ري ذكية تعتمد بالكامل على الطاقة الشمسية، بما يوفر بديلاً مستدامًا لأنظمة الضخ التقليدية المعتمدة على الديزل والوقود الأحفوري.
ويجمع النظام بين الطاقة المتجددة، وإنترنت الأشياء (IoT)، والذكاء الاصطناعي، وتقنيات التحكم الذكي لتقديم حل متكامل يحقق الاستخدام الأمثل للمياه والطاقة، ويحد من الانبعاثات الكربونية، ويخفض تكاليف التشغيل، مع تعزيز الإنتاجية الزراعية.

*مواجهة تحديات زراعية

وأكد د. رمزي أن المشروع يعالج عددًا من التحديات الجوهرية التي تواجه القطاع الزراعي في مصر، وفي مقدمتها ارتفاع استهلاك الوقود، والانبعاثات الناتجة عن أنظمة الضخ التقليدية، وهدر المياه الناتج عن أساليب الري غير الرشيدة، وصعوبة تشغيل أنظمة الري في المناطق النائية. ويعتمد النظام على مضخات تعمل بالطاقة الشمسية، ومستشعرات ذكية لقياس رطوبة التربة والملوحة، حيث يتم ضخ المياه تلقائيًا وفقًا للاحتياجات الفعلية للمحصول، بما يضمن أعلى كفاءة ممكنة في استخدام الموارد.

*منصة رقمية متكاملة وتطبيق ويب التحكم عن بعد

ولفت إلى أن الابتكار لم يقتصر على تصميم المنظومة الميكانيكية والكهربائية، بل شمل أيضًا تطوير منصة رقمية متكاملة وتطبيق ويب من تصميم وبرمجة فريق المشروع بالكامل، يتيح للمستخدمين تشغيل النظام ومراقبته والتحكم فيه عن بُعد، مع عرض بيانات التربة ومؤشرات الأداء لحظيًا.

كما تم دمج مساعد ذكي يعتمد على تقنيات الذكاء الاصطناعي لتقديم تحليلات تنبؤية، واستشارات زراعية فورية، ودعم اتخاذ القرار، بما يسهم في رفع كفاءة التشغيل وتحقيق إدارة ذكية ومستدامة للموارد.

* خفض 4.6 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويا

وحول تأثير التطبيق على البيئة .. قال د.خالد رمزي : تتجلى الأهمية البيئية للمشروع في إمكانية إحداث أثر واسع النطاق عند تطبيقه على نحو 80% من الأراضي الزراعية في مصر (ما يقارب 8.2 مليون فدان)، حيث تشير التقديرات إلى إمكانية خفض ما يقارب 4.6 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا، وهو أثر بيئي يعادل زراعة أكثر من 200 مليون شجرة أو إزالة أكثر من مليون سيارة من الطرق سنويًا. ويجعل ذلك المشروع نموذجًا وطنيًا رائدًا لدعم الأمن المائي والغذائي، وتعزيز الاقتصاد الأخضر، وتحقيق مستهدفات التنمية المستدامة ورؤية مصر 2030.

وأشار أستاذ الهندسة الميكانيكية إلى أن المشروع حصل على 3 جوائز في 3 مؤتمرات علمية لكنه لم يتم تسجيل براءة اختراع بعد

وأعرب د.خالد رمزي المشرف على هذا المشروع المهم عن أمله في أن يجد صدى واهتمام لدى المسؤولين وصناع القرار لتطبيقه على أرض الواقع في أقرب وقت ممكن لأن ذلك يوفر أكثر من 50% من المياه المستخدمه للري. وأيضاً يوفر الطاقة ويوفر الأسمدة... وهو ما يحقق أهداف التنمية المستدامة.

كما أنه مناسب لزراعة كل انواع الحبوب في أي منطقة ولتكن توشكى مثلا ولدينا موديل صغير تم تطبيقه بنجاح فى الجامعة والتكلفة على حسب مساحة الأرض التي سيتم التطبيق عليها.

*3 جوائز علمية

وفي حديث مع فاطمة مدحت سالم بالفرقة الرابعة بكلية الهندسة جامعة قناة السويس ممثلة عن الفريق.. قالت للموقع : نحن تيم مكون من 4 طلاب تحت اشراف الدكتور خالد رمزي: أنا وأسماء أحمد عبد الفتاح وحازم خالد ابراهيم و عبدالرحمن عيد أحمد وقدمنا مشروع تخرجنا في 3 مؤتمرات علمية وفزنا ب3 جوائز وتم نشر البحث بمساعدة الدكتور خالد في مجلة علمية متقدمة AMEJ .

#كيف تبلورت فكرة المشروع؟

-بدأت فكرة المشروع من ملاحظة واضحة، وهي أن الزراعة اليوم تواجه ثلاثة تحديات رئيسية في الوقت نفسه: هدر كميات كبيرة من المياه، والاعتماد على مصادر طاقة مرتفعة التكلفة وغير مستقرة مثل الديزل أو الكهرباء، وارتفاع الانبعاثات الكربونية الناتجة عن أنظمة الري التقليدية. ومن هنا جاءت فكرة المشروع تحت شعار حل واحد لثلاث مشاكل "Three Problems… One Solution"، من خلال تصميم نظام ري ذكي يعمل بالطاقة الشمسية يجمع بين الطاقة المتجددة، والري بالتنقيط، وتقنيات إنترنت الأشياء (IoT)، بالإضافة إلى تطوير منصة AgriSense للمراقبة والتحكم عن بُعد.

-ويهدف النظام إلى توصيل الكمية المناسبة من المياه في الوقت المناسب وفقًا لاحتياجات التربة، مما يرفع كفاءة الري، ويحسن إنتاجية المحاصيل، ويخفض استهلاك المياه والطاقة والانبعاثات الكربونية في آنٍ واحد.

# ما خطوات تنفيذ المشروع؟

-بدأ التنفيذ بمراجعة الأبحاث العلمية وتحليل أنظمة الري التقليدية لتحديد نقاط الضعف وإيجاد حلول عملية لها. ثم انتقلنا إلى التصميم الهندسي للنظام، بدءًا من الحسابات الهيدروليكية واختيار المضخة المناسبة وتحديد حجم منظومة الطاقة الشمسية، وصولًا إلى بناء نموذج عملي يضم شبكة ري بالتنقيط، ومضخة، وخزانًا، وألواحًا شمسية، وحساسات لقياس رطوبة التربة، ووحدة تحكم ESP32.

- كما قمنا بتطوير منصة AgriSense لعرض بيانات التشغيل لحظيًا، ومراقبة النظام، والتحكم فيه عن بُعد. ولضمان كفاءة النظام، أجرينا تقييمًا شاملًا باستخدام منهجية 4E التي تشمل تحليل الطاقة، والإكسرجي، والجدوى الاقتصادية، والأثر البيئي، ومقارنته بالأنظمة التقليدية.

#ماذا عن أبرز الصعوبات؟

-من أبرز التحديات التي واجهتنا توفير المكونات المطلوبة، وتحقيق التكامل بينها، ومعايرة الأجهزة للتأكد من للحصول على قراءات دقيقة وموثوقة.

-كما واجهنا تحديًا في محدودية التمويل، مما دفعنا إلى البحث عن حلول منخفضة التكلفة دون التأثير على كفاءة النظام أو جودة النتائج.

#كيف تم تمويل المشروع؟

تم تنفيذ المشروع بتمويل ذاتي بالكامل من أعضاء الفريق، حيث تحملنا تكلفة شراء المكونات الإلكترونية، ووحدة الضخ، وباقي أجزاء النموذج الأولي. كما استفدنا من الإمكانيات المتاحة داخل الكلية، مثل الألواح الشمسية، وأجهزة القياس، ومعامل الاختبارات، لإجراء التجارب والتحقق من دقة النتائج.

#ما طموحكم القادم ؟

-طموحنا لا يقتصر على كونه مشروع تخرج، بل نطمح إلى تطويره ليصبح نظامًا عمليًا يُطبق على نطاق واسع في المزارع المصرية، ليساهم في تحسين الإنتاجية الزراعية، ورفع كفاءة استخدام المياه والطاقة، وخفض تكاليف التشغيل، وتقليل الانبعاثات الكربونية، بما يدعم تحقيق زراعة أكثر استدامة وأمنًا غذائيًا لمصر.

-ونحن ننظر إلى الأثر على مستوى الدولة، فمصر تمتلك نحو 10.5 مليون فدان، وإذا تم تطبيق هذا النظام على 80% فقط من الأراضي المزروعة، أي ما يقارب 8.2 مليون فدان، فمن المتوقع أن يساهم في خفض نحو 4.6 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا، وهو أثر بيئي يعادل تقريبًا إزالة انبعاثات مليون سيارة من الطرق أو زراعة أكثر من 200 مليون شجرة، إلى جانب تحقيق وفر كبير في استهلاك المياه والطاقة.

# ما أهم مطالبكم كي يرى المشروع النور ؟

-نتطلع إلى أن تتبنى الجهات الحكومية، والمؤسسات الزراعية، والقطاع الخاص هذا النوع من المشروعات، من خلال دعم تحويل النماذج البحثية إلى تطبيقات عملية على أرض الواقع، وإتاحة الفرصة لتنفيذ تجارب ميدانية على نطاق أوسع.

-كما نأمل في توفير برامج تمويل وتشجيع للمزارعين لتبني أنظمة الري الذكية بالطاقة الشمسية. ونؤمن أن تعميم هذه الأنظمة لن يسهم فقط في ترشيد استهلاك المياه والطاقة وخفض الانبعاثات، بل سيكون خطوة حقيقية نحو بناء قطاع زراعي أكثر كفاءة واستدامة، بما يتماشى مع رؤية مصر 2030 وأهداف التنمية المستدامة.