правильного размера, работающая на солнечной энергии Система глубоководных насосов , сочетает в себе три компонента: фотоэлектрическую панель (размер которой соответствует пиковым солнечным часам), контроллер MPPT (согласован с напряжением панели и входом насоса) и сам насос (выбирается с учетом общего динамического напора скважины и требуемого расхода). Неправильная комбинация — одна из наиболее распространенных причин, по которой насосные системы солнечных колодцев не могут подавать достаточно воды или преждевременно перегорают.
Насосная система солнечной скважины — это не простая сборка «солнечных панелей плюс водяной насос». Каждый компонент должен быть спроектирован так, чтобы работать вместе с другими, и несоответствие в любой части цепочки — панели недостаточного размера, несовместимый контроллер или насос, рассчитанный на неправильный напор и расход — может означать, что система будет работать недостаточно эффективно, глохнет в пасмурные периоды или выходит из строя в течение нескольких месяцев. Для покупателей и установщиков, выбирающих погружной насос для солнечной энергии, понимание основных принципов определения размеров снижает риск закупок и гарантирует, что система будет работать так, как ожидалось, с первого дня.
В этом руководстве рассказывается, как рассчитать мощность фотоэлектрической панели на основе пиковых солнечных часов, как выбрать правильный тип контроллера MPPT для солнечных насосов и как определить требования к напору и расходу насоса. В нем также рассказывается, как такие производители, как MASTRA Pump, поддерживают этот процесс посредством проектирования систем OEM/ODM и полной поддержки спецификаций материалов (BOM).
Почему солнечные насосные системы выходят из строя при неправильном выборе размеров?
Большинство Отказы системы насосов для солнечных скважин связаны с несоответствием между компонентами, а не с одной дефектной деталью. Когда фотоэлектрическая батарея не генерирует достаточно энергии для запуска и рабочего тока насоса, насос периодически включается и выключается или вообще не запускается. Когда контроллер не соответствует выходному напряжению панели, система теряет эффективность или срабатывает предохранительное отключение. Если насос рассчитан на неправильный общий динамический напор, он либо не сможет подавать воду из глубокой скважины, либо будет работать неэффективно и рано изнашиваться.
Поскольку насосные системы солнечных скважин обычно устанавливаются в удаленных местах, не подключенных к сети, исправление этих ошибок после установки обходится дорого. Посещение объекта, доступ к скважине и демонтаж системы — все это увеличивает расходы, которых можно было бы избежать, если заранее правильно рассчитать размеры. Вот почему покупатели все чаще ищут поставщиков, которые предоставляют полные, предварительно согласованные спецификации систем, а не приобретают панели, контроллеры и насосы по отдельности.
Как рассчитать мощность фотоэлектрической панели для насоса для солнечной скважины?
Мощность фотоэлектрической панели рассчитывается путем деления общей суточной потребности насоса в энергии (в ватт-часах) на пиковые солнечные часы на объекте с последующим добавлением запаса прочности для учета потерь в системе.
1.Определите номинальную мощность насоса (Вт). Это зависит от номинальной входной мощности насоса, основанной на требуемом расходе и общем динамическом напоре (см. раздел ниже).
2.Оцените ежедневное время работы. Рассчитайте, сколько часов в день должен работать насос, чтобы удовлетворить ежедневную потребность в воде.
3. Рассчитайте ежедневную потребность в энергии. Умножьте мощность насоса (Вт) на время работы (часы), чтобы получить ватт-часы в день.
4. Разделите на часы пиковой солнечной активности. Пиковые солнечные часы представляют собой количество часов в день, в течение которых объект получает солнечное излучение, эквивалентное 1000 Вт/м⊃2; Эта цифра варьируется в зависимости от местоположения и сезона — обычно от 4 до 6 часов в большинстве регионов, но всего лишь 3 часа зимой или в пасмурный климат.
5. Добавьте запас прочности. Промышленная практика обычно добавляет 20–30 % к расчетной мощности панели, чтобы учесть потери в кабеле, деградацию панели с течением времени, снижение номинальных температур и падение производительности в пасмурные дни.
Пример формулы:
Требуемая мощность фотоэлектрического массива = (Мощность насоса × Часы работы в день) ÷ Часы пиковой солнечной активности × 1,2–1,3 (запас прочности)
Использование наименьшего ожидаемого пикового количества солнечных часов для места установки, а не среднегодового значения, помогает обеспечить надежную работу системы даже в наименее благоприятный сезон.
Какой тип контроллера MPPT следует использовать для солнечного насоса?
Контроллер MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) следует выбирать в зависимости от типа двигателя насоса (переменного или постоянного тока), его номинальных значений напряжения и тока, а также требований к пусковой мощности, а не просто его рабочей мощности.
Контроллеры MPPT, предназначенные для солнечных насосов, отличаются от стандартных контроллеров заряда солнечной энергии, поскольку они должны обрабатывать переменный входной сигнал постоянного тока от панелей, одновременно управляя электрическими характеристиками двигателя насоса:
Системы насосов постоянного тока
обычно соединяются со специальным контроллером MPPT солнечного насоса, который преобразует переменное напряжение постоянного тока панели в стабильную мощность для погружного двигателя постоянного тока, непрерывно настраивая его для получения максимальной доступной мощности при изменении солнечного света в течение дня.
Для насосных систем переменного тока
требуется инвертор/контроллер солнечного насоса, который преобразует выходной сигнал панели постоянного тока в мощность переменного тока, соответствующую напряжению и частоте двигателя (например, 220 В/380 В, 50 Гц/60 Гц), часто со встроенным ЧРП (преобразователь частоты) для управления пусковым током двигателя.
Управление помпажами при запуске
имеет большое значение, поскольку двигатели погружных насосов потребляют значительно больший ток при запуске, чем при нормальной работе. Контроллер должен быть рассчитан на то, чтобы выдерживать этот скачок напряжения без отключения или недостаточной подачи мощности.
от сухого хода и перегрузки
Защита
являются стандартными функциями качественных контроллеров солнечных насосов, защищая двигатель насоса от повреждения, когда уровень воды падает или электрические нагрузки превышают безопасные пределы.
Покупатели должны подтвердить, что диапазон входного напряжения контроллера соответствует диапазону выходного напряжения фотоэлектрической батареи во всех условиях (включая холодное утро, когда напряжение на панели повышается) и что его номинальный ток превышает максимальное потребление двигателя насоса.
Как определить правильные характеристики насоса (напор и расход)?
Технические характеристики насоса определяются двумя цифрами: общим динамическим напором (общее вертикальное расстояние плюс потери на трение, которые насос должен преодолеть) и требуемым расходом (объемом воды, необходимым в единицу времени).
Total Dynamic Head (TDH) включает в себя:
расстояние по вертикали от уровня воды в колодце до точки сброса
дополнительная глубина, когда уровень воды падает во время работы насоса
сопротивление в трубопроводе в зависимости от диаметра, длины и материала трубы
любое дополнительное возвышение или давление, необходимое в точке использования (например, приподнятый резервуар для хранения)
Скорость потока определяется предполагаемым вариантом использования:
Внутреннее водоснабжение:
в зависимости от размера семьи и ежедневных потребностей в потреблении
в зависимости от размера стада и ежедневного потребления на одно животное
в зависимости от потребности сельскохозяйственных культур в воде и обрабатываемой площади
Как только известны TDH и расход, эти два значения сопоставляются с кривой производительности насоса (предоставленной производителем), чтобы подтвердить, что насос может обеспечить необходимый расход при этом напоре. Для работы в глубоких скважинах обычно требуются многоступенчатые погружные насосы, в которых используется несколько ступеней рабочего колеса для создания более высокого напора, необходимого для подъема воды со значительной глубины.
Как фотоэлектрические панели, контроллер и насос работают вместе как система?
Три компонента должны быть рассчитаны как единый комплект: массив панелей должен генерировать мощность, достаточную для удовлетворения энергетических потребностей насоса в пиковые солнечные часы на объекте, контроллер должен быть рассчитан на работу с выходным напряжением панели, а также пусковым и рабочим током насоса, а также насос должен быть выбран в соответствии с фактическими требованиями к напору и расходу скважины, а не завышенными или заниженными на основании предположения.
Несоответствие любого отдельного компонента подрывает всю систему:
Панели недостаточного размера: контроллер и насос получают недостаточную мощность, что приводит к прерывистой работе или невозможности запуска, особенно в пасмурные периоды или в сезон низкой солнечной активности.
Несовместимый контроллер: несоответствие номинальных значений напряжения или тока снижает эффективность, вызывает защитные отключения или, в худшем случае, приводит к повреждению двигателя насоса.
Насос неправильного размера: насос, рассчитанный на слишком малый напор, не сможет подавать воду из глубокого колодца, а насос, рассчитанный на слишком большой напор относительно потребности, работает неэффективно и может сократить срок службы оборудования.
Вот почему проектирование солнечной насосной системы выгодно, если его рассматривать как единый расчет с использованием подобранных компонентов от поставщика, который понимает, как они взаимодействуют, а не собирать детали из нескольких источников без гарантии совместимости.
Как производители могут поддерживать определение размеров и подбор поставщиков на уровне системы?
Производители, предлагающие услуги OEM/ODM, могут поддержать покупателей, предоставив полную, предварительно согласованную спецификацию материалов (BOM), в которой сочетаются фотоэлектрические панели, контроллеры MPPT и насосы в соответствии с требованиями к напору, расходу и количеству солнечных часов на объекте, устраняя догадки при выборе отдельных компонентов.
