یک با اندازه مناسب سیستم پمپ چاه عمیق با انرژی خورشیدی سه جزء را با هم تطبیق می دهد: آرایه پانل PV (اندازه آن به ساعات اوج خورشید)، یک کنترل کننده MPPT (مطابق با ولتاژ پانل و ورودی پمپ)، و خود پمپ (انتخاب شده برای کل هد دینامیکی چاه و دبی مورد نیاز). اشتباه گرفتن این ترکیب یکی از رایجترین دلایلی است که سیستمهای پمپ چاه خورشیدی نمیتوانند آب کافی را تحویل دهند یا زود از موعد میسوزند.
یک سیستم پمپ چاه خورشیدی مجموعه ساده ای از 'پنل های خورشیدی به اضافه یک پمپ آب' نیست. هر جزء باید برای کار با سایر اجزا مهندسی شود و عدم تطابق در هر جایی از زنجیره - پانل های کوچکتر، یک کنترل کننده ناسازگار یا پمپی که دارای هد و جریان نامناسب است - می تواند به معنای سیستمی باشد که در مدت چند ماه از کار می افتد، از کار می افتد یا در طول ابری از کار می افتد. برای خریداران و نصابهایی که منبع پمپ شناور خورشیدی را تامین میکنند، درک اصول اندازهگیری ریسک خرید را کاهش میدهد و تضمین میکند که سیستم از روز اول مطابق انتظار عمل میکند.
این راهنما نحوه محاسبه توان پنل PV بر اساس ساعات اوج خورشید، نحوه انتخاب نوع مناسب کنترل کننده MPPT برای کاربردهای پمپ خورشیدی، و نحوه تعیین هد و جریان مورد نیاز پمپ را شرح می دهد. همچنین نحوه پشتیبانی تولیدکنندگانی مانند پمپ MASTRA از این فرآیند از طریق طراحی سیستم OEM/ODM و پشتیبانی کامل از صورتحساب مواد (BOM) را پوشش میدهد.
چرا سیستم های پمپ چاه خورشیدی با اندازه نادرست از کار می افتند؟
بیشتر خرابی سیستم پمپ چاه خورشیدی به جای یک قطعه معیوب منفرد، به عدم تطابق بین قطعات بازمی گردد. هنگامی که آرایه PV توان کافی برای جریان راه اندازی و در حال کار پمپ تولید نمی کند، پمپ در چرخه روشن و خاموش می شود یا به طور کلی شروع به کار نمی کند. هنگامی که کنترل کننده با ولتاژ خروجی پانل مطابقت نداشته باشد، سیستم کارایی خود را از دست می دهد یا قطع های ایمنی را قطع می کند. هنگامی که پمپ برای هد دینامیکی کل اشتباه رتبه بندی می شود، یا نمی تواند آب را از چاه عمیق برساند یا به طور ناکارآمد کار می کند و زود فرسوده می شود.
از آنجایی که سیستمهای پمپ چاه خورشیدی معمولاً در مکانهای دورافتاده و خارج از شبکه نصب میشوند، اصلاح این خطاها پس از نصب پرهزینه است. بازدید از سایت، دسترسی به چاه، و جداسازی سیستم همگی هزینههایی را اضافه میکنند که میتوانست با محاسبات اندازهبندی صحیح از قبل از آن جلوگیری شود. به همین دلیل است که خریداران بهطور فزایندهای به دنبال تامینکنندگانی میگردند که BOMهای سیستمی کامل و از پیش تطبیقشده را به جای منبعیابی پنلها، کنترلکنندهها و پمپها به طور جداگانه ارائه میکنند.
چگونه توان پنل PV را برای یک پمپ چاه خورشیدی محاسبه کنید؟
توان پنل PV با تقسیم کل انرژی مورد نیاز روزانه پمپ (بر حسب وات ساعت) بر ساعات اوج خورشید سایت محاسبه می شود، سپس یک حاشیه ایمنی برای محاسبه تلفات سیستم اضافه می شود.
1. توان پمپ (وات) را تعیین کنید. این از توان ورودی نامی پمپ، بر اساس دبی مورد نیاز و کل هد دینامیکی ناشی می شود (به بخش زیر مراجعه کنید).
2. تخمین زمان اجرای روزانه. محاسبه کنید که پمپ برای پاسخگویی به نیاز روزانه آب به چند ساعت در روز نیاز دارد.
3. محاسبه تقاضای انرژی روزانه. برای بدست آوردن وات-ساعت در روز، توان پمپ (W) را در زمان اجرا (ساعت) ضرب کنید.
4. تقسیم بر ساعات اوج خورشید. ساعات اوج خورشید نشان دهنده تعداد ساعاتی است که سایت تابش خورشیدی معادل 1000 W/m⊃2 دریافت می کند. این رقم بر اساس مکان و فصل متفاوت است - معمولاً در اکثر مناطق 4 تا 6 ساعت، اما در زمستان یا آب و هوای ابری به 3 ساعت می رسد.
5. یک حاشیه ایمنی اضافه کنید. عمل صنعت معمولاً 20 تا 30 درصد به وات پنل محاسبه شده اضافه می کند تا تلفات کابل، تخریب پانل در طول زمان، کاهش دما و افت عملکرد در روزهای ابری را در نظر بگیرد.
فرمول مثال:
وات آرایه PV مورد نیاز = (قدرت پمپ × ساعات کار روزانه) ÷ ساعات اوج خورشیدی × 1.2-1.3 (حاشیه ایمنی)
استفاده از کمترین ساعات اوج خورشیدی مورد انتظار برای محل نصب - به جای میانگین سالانه - کمک می کند تا مطمئن شوید که سیستم حتی در کمترین فصل نیز عملکرد قابل اعتمادی دارد.
چه نوع کنترلر MPPT را برای پمپ خورشیدی باید استفاده کنید؟
یک کنترلر MPPT (حداکثر ردیابی نقطه توان) باید بر اساس نوع موتور پمپ (AC یا DC)، درجه بندی ولتاژ و جریان آن، و نیازهای برق راه اندازی آن انتخاب شود - نه صرفاً وات جاری آن.
کنترلکنندههای MPPT که برای کاربردهای پمپ خورشیدی طراحی شدهاند، با کنترلکنندههای شارژ خورشیدی استاندارد متفاوت هستند، زیرا باید ورودی DC متغیر از پانلها را در حین مدیریت ویژگیهای الکتریکی موتور پمپ کنترل کنند:
معمولاً
سیستمهای پمپ DC
با یک کنترلکننده MPPT پمپ خورشیدی اختصاصی جفت میشوند که ولتاژ پانل متغیر DC را به خروجی پایدار برای یک موتور شناور DC تبدیل میکند و به طور مداوم تنظیم میشود تا حداکثر توان موجود را با تغییر نور خورشید در طول روز دریافت کند.
به
سیستمهای پمپ AC
یک اینورتر/کنترلکننده پمپ خورشیدی نیاز دارند که خروجی پانل DC را به توان متناوب متناسب با ولتاژ و فرکانس موتور (مثلاً 220V/380V، 50Hz/60Hz)، اغلب با عملکرد داخلی VFD (درایو فرکانس متغیر) برای مدیریت جریان راهاندازی موتور تبدیل میکند.
مدیریت نوسان راه اندازی
اهمیت دارد زیرا موتورهای پمپ شناور به طور قابل توجهی جریان بیشتری را در هنگام راه اندازی نسبت به هنگام کار معمولی می کشند. کنترلکننده باید دارای درجهبندی باشد تا بتواند این جهش را بدون قطع شدن یا کمتر از حد توان کنترل کند.
برابر کارکرد خشک و اضافه بار
حفاظت در
ویژگی های استاندارد کنترل کننده های پمپ خورشیدی با کیفیت هستند که از موتور پمپ در برابر آسیب در هنگام کاهش سطح آب یا بارهای الکتریکی از حد مجاز محافظت می کنند.
خریداران باید تأیید کنند که محدوده ولتاژ ورودی کنترلر با محدوده خروجی آرایه PV در همه شرایط (از جمله صبحهای سرد، زمانی که ولتاژ پانل افزایش مییابد) مطابقت دارد و جریان نامی آن از حداکثر جذب موتور پمپ بیشتر است.
چگونه مشخصات پمپ مناسب (هد و جریان) را تعیین می کنید؟
مشخصات پمپ با دو شکل تعیین می شود: کل هد دینامیکی (کل فاصله عمودی به اضافه تلفات اصطکاک که پمپ باید بر آن غلبه کند) و دبی مورد نیاز (حجم آب مورد نیاز در واحد زمان).
کل دینامیک هد (TDH) شامل:
فاصله عمودی از سطح آب در چاه تا نقطه تخلیه
هر چه عمق بیشتر، سطح آب در حین کارکرد پمپ کاهش یابد
مقاومت در لوله کشی بر اساس قطر لوله، طول و مواد
هر گونه ارتفاع یا فشار اضافی مورد نیاز در محل استفاده (مثلاً مخزن ذخیره سازی بالا)
نرخ جریان با استفاده مورد نظر تعیین می شود:
بر اساس اندازه خانوار و نیازهای مصرف روزانه
بر اساس اندازه گله و مصرف روزانه هر حیوان
بر اساس نیاز آبی محصول و سطح زیر کشت
هنگامی که TDH و نرخ جریان مشخص شد، این دو رقم با منحنی عملکرد پمپ (ارائه شده توسط سازنده) ارجاع داده می شوند تا تأیید شود که پمپ می تواند جریان مورد نیاز را در آن سر ارائه دهد. کاربردهای چاه های عمیق معمولاً به پمپ های شناور چند مرحله ای نیاز دارند که از مراحل پروانه های متعدد برای تولید فشار بالای سر مورد نیاز برای بلند کردن آب از اعماق قابل توجه استفاده می کنند.
چگونه پانل های PV، کنترلر و پمپ به عنوان یک سیستم با هم کار می کنند؟
اندازه سه مولفه باید به عنوان یک مجموعه یکپارچه باشد: آرایه پانل باید وات کافی برای پاسخگویی به نیاز انرژی پمپ در ساعات اوج خورشید سایت تولید کند، کنترلر باید برای کنترل ولتاژ خروجی پانل و جریان راهاندازی و در حال اجرا پمپ باشد، و پمپ باید بر اساس سر و جریان واقعی چاه بر اساس مجموع نیازها یا کمتر از حد مجاز انتخاب شود.
عدم تطابق در هر جزء واحد، کل سیستم را تضعیف می کند:
پانل های کم اندازه: کنترل کننده و پمپ قدرت کافی دریافت نمی کنند که باعث عملکرد متناوب یا عدم شروع کار می شود، به ویژه در دوره های ابری یا فصول کم آفتاب.
کنترل کننده ناسازگار: نامناسب بودن رتبه های ولتاژ یا جریان راندمان را کاهش می دهد، خاموشی های محافظ را آغاز می کند، یا در بدترین موارد، به موتور پمپ آسیب می رساند.
پمپ با اندازه نادرست: پمپی که دارای هد بسیار کم است نمی تواند آب را از یک چاه عمیق برساند، در حالی که پمپی که دارای هد بیش از حد نسبت به تقاضا است به طور ناکارآمد کار می کند و ممکن است عمر تجهیزات را کوتاه کند.
به همین دلیل است که طراحی سیستم پمپ چاه خورشیدی بهعنوان یک محاسبه واحد، با استفاده از اجزای همسان از یک تامینکننده که نحوه تعامل آنها را درک میکند، به جای مونتاژ قطعات از منابع متعدد بدون تضمین سازگاری، سود میبرد.
چگونه سازندگان می توانند اندازه و منبع یابی در سطح سیستم را پشتیبانی کنند؟
تولیدکنندگانی که خدمات OEM/ODM را ارائه میکنند میتوانند با ارائه یک صورتحساب مواد (BOM) کامل و از پیش تطبیقشده که پانلهای PV، کنترلکنندههای MPPT و پمپها را با توجه به نیازهای هد، جریان و ساعت خورشیدی سایت جفت میکند، از خریداران پشتیبانی کنند - و حدسها را از منبع تک تک اجزا حذف میکند.
پمپ MASTRA ، تولید کننده متخصص در پمپ ها و موتورهای شناور از جنس استنلس استیل، یک دستگاه اختصاصی ارائه می دهد. خط تولید سیستم پمپ آب خورشیدی در کنار خط تولید خود کنترلکنندهها ، به خریداران این امکان را میدهند که اجزای همسان را از یک تامینکننده منفرد تهیه کنند. برای کسبوکارهایی که میسازند یا مجدداً میفروشند سیستمهای پمپ چاه خورشیدی را ، این نوع پشتیبانی OEM/ODM - که لیستهای کامل BOM متناسب با مشخصات پروژه را پوشش میدهد - میتواند خطاهای اندازهگیری و خطرات سازگاری ناشی از مخلوط کردن اجزا در بین چندین فروشنده را کاهش دهد. خریدارانی که تامین کنندگان پروژه پمپ شناور خورشیدی را ارزیابی می کنند، می توانند MASTRA را بررسی کنند منابع انتخاب پمپ یا مستقیماً با سازنده تماس بگیرید تا سیستم پیکربندی شده برای سر و جریان چاه آنها را درخواست کنید.
