Un dimensionat corespunzător sistem de pompă de puț adânc alimentat cu energie solară se potrivește împreună cu trei componente: panoul fotovoltaic (dimensionat la orele de vârf ale soarelui), un controler MPPT (potrivit la tensiunea panoului și intrarea pompei) și pompa în sine (selectată pentru înălțimea dinamică totală a sondei și debitul necesar). Găsirea greșită a acestei combinații este unul dintre cele mai frecvente motive pentru care sistemele de pompe solare nu reușesc să livreze suficientă apă sau se ard prematur.
Un sistem de pompă de sondă solară nu este un simplu ansamblu de „panouri solare plus o pompă de apă”. Fiecare componentă trebuie proiectată pentru a funcționa cu celelalte, iar o nepotrivire oriunde în lanț - panouri subdimensionate, un controler incompatibil sau o pompă evaluată pentru o înălțime și debit greșit - poate însemna un sistem care are performanțe slabe, blochează în perioadele tulburi sau defectează în luni de zile. Pentru cumpărătorii și instalatorii care achiziționează o pompă solară submersibilă, înțelegerea elementelor fundamentale de dimensionare reduce riscul de achiziție și asigură că sistemul funcționează conform așteptărilor din prima zi.
Acest ghid prezintă modul de calcul al puterii panoului fotovoltaic pe baza orelor de vârf ale soarelui, cum să alegeți tipul potrivit de controler MPPT pentru aplicațiile pompelor solare și cum să determinați cerințele de înălțime și debit ale pompei. De asemenea, acoperă modul în care producătorii precum MASTRA Pump susțin acest proces prin proiectarea sistemului OEM/ODM și asistența completă a listei de materiale (BOM).
De ce sistemele de pompe solare eșuează atunci când sunt dimensionate incorect?
Cele mai multe Defecțiunile sistemului de pompare a puțurilor solare se datorează unei nepotriviri între componente, mai degrabă decât la o singură piesă defectă. Atunci când rețeaua fotovoltaică nu generează suficientă putere pentru pornirea și curentul de funcționare al pompei, pompa se pornește și se oprește sau nu pornește complet. Atunci când controlerul nu este potrivit cu tensiunea de ieșire a panoului, sistemul își pierde eficiența sau declanșează întreruperile de siguranță. Când pompa este evaluată pentru o înălțime totală dinamică greșită, fie nu reușește să livreze apă dintr-un puț adânc, fie funcționează ineficient și se uzează devreme.
Deoarece sistemele de pompe solare sunt instalate de obicei în locații îndepărtate, în afara rețelei, corectarea acestor erori după instalare este costisitoare. Vizitele la fața locului, accesul la puțuri și dezasamblarea sistemului, toate adaugă cheltuieli care ar fi putut fi evitate cu calcule corecte de dimensionare în avans. Acesta este motivul pentru care cumpărătorii caută din ce în ce mai mult furnizori care furnizează liste de materiale complete, pre-potrivite, mai degrabă decât să aprovizioneze separat panouri, controlere și pompe.
Cum se calculează puterea panoului fotovoltaic pentru o pompă solară?
Puterea panoului fotovoltaic este calculată prin împărțirea necesarului zilnic de energie total al pompei (în wați-oră) la orele de vârf ale soarelui, apoi adăugând o marjă de siguranță pentru a ține cont de pierderile sistemului.
1.Determinați puterea nominală a pompei (wați). Aceasta provine din puterea nominală de intrare a pompei, bazată pe debitul necesar și înălțimea dinamică totală (vezi secțiunea de mai jos).
2. Estimați timpul zilnic de funcționare. Calculați câte ore pe zi trebuie să funcționeze pompa pentru a satisface cererea zilnică de apă.
3.Calculați necesarul zilnic de energie. Înmulțiți puterea pompei (W) cu durata de funcționare (ore) pentru a obține wați-oră pe zi.
4. Împărțiți la orele de vârf ale soarelui. Orele de vârf ale soarelui reprezintă numărul de ore pe zi în care site-ul primește iradiere solară echivalentă cu 1.000 W/m². Această cifră variază în funcție de locație și anotimp - de obicei, 4 până la 6 ore în majoritatea regiunilor, dar până la 3 în timpul iernii sau în condiții climatice înnorate.
5.Adăugați o marjă de siguranță. Practicile din industrie adaugă de obicei 20-30% la puterea calculată a panoului pentru a ține cont de pierderile de cablu, degradarea panoului în timp, reducerea temperaturii și scăderea performanței în zilele tulburi.
Exemplu de formulă:
Puterea instalației fotovoltaice necesare = (Puterea pompei × Ore de funcționare zilnică) ÷ Orele de vârf în soare × 1,2–1,3 (marja de siguranță)
Utilizarea celor mai scăzute ore de vârf preconizate pentru locul de instalare – mai degrabă decât o medie anuală – vă ajută să vă asigurați că sistemul funcționează fiabil chiar și în timpul sezonului cel mai puțin favorabil.
Ce tip de controler MPPT ar trebui să utilizați pentru o pompă solară?
Un controler MPPT (Maximum Power Point Tracking) trebuie selectat pe baza tipului de motor al pompei (AC sau DC), a tensiunii și a curentului nominal și a cerințelor de putere de pornire, nu doar a puterii sale de funcționare.
Controlerele MPPT concepute pentru aplicații cu pompe solare diferă de regulatoarele de încărcare solare standard, deoarece trebuie să gestioneze intrarea variabilă de curent continuu de la panouri în timp ce gestionează caracteristicile electrice ale motorului pompei:
Sistemele de pompe de curent continuu
sunt asociate în mod obișnuit cu un controler MPPT pentru pompă solară dedicată care convertește tensiunea variabilă a panoului de curent continuu în ieșire stabilă pentru un motor submersibil de curent continuu, ajustându-se continuu pentru a extrage puterea maximă disponibilă pe măsură ce lumina soarelui se schimbă pe parcursul zilei.
Sistemele de pompe de curent alternativ
necesită un invertor/controler de pompă solară care convertește ieșirea panoului de curent continuu în putere de curent alternativ potrivită cu tensiunea și frecvența motorului (de exemplu, 220V/380V, 50Hz/60Hz), adesea cu funcționalitate VFD (variabilă de frecvență) încorporată pentru a gestiona curentul de pornire a motorului.
Gestionarea supratensiunii la pornire
contează deoarece motoarele pompelor submersibile consumă mult mai mult curent la pornire decât în timpul funcționării normale. Controlerul trebuie să fie evaluat pentru a gestiona această supratensiune fără a declanșa sau a furniza energie insuficientă.
la funcționare uscată și la suprasarcină
Protecția
sunt caracteristici standard ale controlerelor pompelor solare de calitate, protejând motorul pompei împotriva deteriorării atunci când nivelul apei scade sau sarcinile electrice depășesc limitele de siguranță.
Cumpărătorii trebuie să confirme că intervalul de tensiune de intrare al controlerului se potrivește cu domeniul de ieșire al matricei fotovoltaice în toate condițiile (inclusiv diminețile reci, când tensiunea din panou crește) și că curentul său nominal depășește consumul maxim al motorului pompei.
Cum determinați specificațiile corecte ale pompei (cap și debit)?
Specificațiile pompei sunt determinate de două cifre: înălțimea dinamică totală (distanța verticală totală plus pierderile prin frecare pe care trebuie să le depășească pompa) și debitul necesar (volumul de apă necesar pe unitatea de timp).
Total Dynamic Head (TDH) include:
distanța verticală de la nivelul apei din puț până la punctul de evacuare
cu cât adâncimea suplimentară scade nivelul apei în timp ce pompa funcţionează
rezistență în conducte, în funcție de diametrul conductei, lungimea și materialul
orice înălțime sau presiune suplimentară necesară la punctul de utilizare (de exemplu, rezervor de stocare ridicat)
Debitul este determinat de cazul de utilizare prevăzut:
Alimentare cu apă menajeră:
pe baza dimensiunii gospodăriei și a nevoilor zilnice de consum
pe baza mărimii efectivului și a consumului zilnic per animal
pe baza necesarului de apă a culturii și a suprafeței cultivate
Odată ce TDH și debitul sunt cunoscute, aceste două cifre sunt comparate cu curba de performanță a unei pompe (furnizată de producător) pentru a confirma că pompa poate furniza debitul necesar la acea înălțime. Aplicațiile de puțuri adânci necesită de obicei pompe submersibile cu mai multe trepte, care folosesc mai multe trepte de rotor pentru a genera presiuni mai mari de cap necesare pentru a ridica apa de la adâncimi semnificative.
Cum funcționează împreună panourile fotovoltaice, controlerul și pompa ca sistem?
Cele trei componente trebuie să fie dimensionate ca un set integrat: panoul trebuie să genereze suficientă putere pentru a satisface cererea de energie a pompei în orele de vârf ale soarelui, controlerul trebuie să fie evaluat pentru a gestiona tensiunea de ieșire a panoului și curentul de pornire și de funcționare al pompei, iar pompa trebuie selectată pentru cerințele reale de înălțime și debit ale sondei - nu pe baza de ipoteze supradimensionate sau subdimensionate.
O nepotrivire în orice componentă subminează întregul sistem:
Panouri subdimensionate: controlerul și pompa primesc putere insuficientă, ceea ce provoacă funcționare intermitentă sau nepornire, în special în perioadele înnorate sau anotimpurile cu soare scăzut.
Controler incompatibil: tensiunea sau curentul nominal nepotriviți reduc eficiența, declanșează opriri de protecție sau, în cele mai rele cazuri, deteriorează motorul pompei.
Pompă dimensionată incorect: o pompă cu o înălțime prea mică nu va reuși să furnizeze apă dintr-un puț adânc, în timp ce o pompă cu o înălțime prea mare în raport cu cererea funcționează ineficient și poate scurta durata de viață a echipamentului.
Acesta este motivul pentru care proiectarea sistemului de pompare a sondei solare beneficiază de a fi tratată ca un singur calcul, folosind componente potrivite de la un furnizor care înțelege cum interacționează, mai degrabă decât asamblarea pieselor din mai multe surse fără nicio garanție de compatibilitate.
Cum pot producătorii să sprijine dimensionarea și aprovizionarea la nivel de sistem?
Producătorii care oferă servicii OEM/ODM pot sprijini cumpărătorii furnizând o listă de materiale (BOM) completă, pre-potrivită, care împerechează panouri fotovoltaice, controlere MPPT și pompe în funcție de cerințele șantierului, debitului și orelor de soare, eliminând presupunerile din aprovizionarea cu componente individuale.
MASTRA Pump , un producător specializat în pompe și motoare submersibile din oțel inoxidabil, oferă un Linia de produse de sisteme solare de pompă de apă alături de propria sa controlere , permițând cumpărătorilor să-și aprovizioneze componentele de la un singur furnizor. Pentru companiile care construiesc sau revând sisteme de pompe solare pentru sonde , acest tip de suport OEM/ODM – care acoperă liste complete BOM adaptate specificațiilor proiectului – poate reduce erorile de dimensionare și riscurile de compatibilitate care provin din amestecarea componentelor de la mai mulți furnizori. Cumpărătorii care evaluează furnizorii pentru un proiect de pompă solară submersibilă pot revizui MASTRA resursele de selecție a pompei sau contactați direct producătorul pentru a solicita un sistem configurat pentru datele de cap și debit ale sondei.
