належного розміру Система глибокого свердловинного насоса з сонячним живленням поєднує три компоненти: масив фотоелектричних панелей (розмір яких відповідає піку сонячних годин), контролер MPPT (відповідає напрузі панелі та входу насоса) і сам насос (вибирається відповідно до загального динамічного напору свердловини та необхідної швидкості потоку). Неправильна комбінація є однією з найпоширеніших причин, через яку сонячні насосні системи не забезпечують достатню кількість води або передчасно перегорають.
Сонячна колодязна насосна система — це не проста збірка «сонячні панелі плюс водяний насос». Кожен компонент має бути сконструйований для роботи з іншими, і невідповідність у будь-якій частині ланцюга — занижені панелі, несумісний контролер або насос, розрахований на неправильний напір і потік — може означати, що система працює недостатньо ефективно, зупиняється під час хмарних періодів або виходить з ладу протягом кількох місяців. Для покупців і інсталяторів, які купують сонячні занурювальні насоси, розуміння основ розміру зменшує ризик закупівлі та гарантує, що система працює належним чином з першого дня.
У цьому посібнику описано, як розрахувати потужність фотоелектричної панелі на основі пікових сонячних годин, як вибрати правильний тип контролера MPPT для сонячних насосів і як визначити вимоги до напору та витрати насоса. У ньому також описано, як такі виробники, як MASTRA Pump, підтримують цей процес через проектування системи OEM/ODM і повну підтримку номенклатури матеріалів (BOM).
Чому насосні системи сонячних колодязів виходять з ладу при неправильному розмірі?
більшість Несправності насосної системи сонячної свердловини свідчать про невідповідність між компонентами, а не про одну дефектну частину. Коли фотоелектрична батарея не генерує достатньо енергії для запуску та робочого струму насоса, насос циклічно вмикається та вимикається або взагалі не запускається. Коли контролер не узгоджується з вихідною напругою панелі, система втрачає ефективність або спрацьовує захисне відключення. Якщо насос має неправильний загальний динамічний напір, він або не може подавати воду з глибокої свердловини, або працює неефективно та рано зношується.
Оскільки сонячні колодязні насосні системи зазвичай встановлюються у віддалених місцях, які не знаходяться в мережі, виправлення цих помилок після встановлення коштує дорого. Відвідування об’єкта, доступ до свердловини та демонтаж системи – усе це додає витрат, яких можна було б уникнути, правильно розрахувавши розміри заздалегідь. Ось чому покупці все частіше шукають постачальників, які надають повні, попередньо узгоджені специфікації систем, а не закуповують панелі, контролери та насоси окремо.
Як розрахувати потужність фотоелектричної панелі для насоса сонячної свердловини?
Потужність фотоелектричної панелі розраховується шляхом ділення загальної добової потреби насоса в енергії (у ват-годинах) на пік сонячних годин на місці з додаванням запасу безпеки для врахування втрат у системі.
1. Визначте номінальну потужність насоса (ват). Це виходить із номінальної вхідної потужності насоса, виходячи з необхідної швидкості потоку та загального динамічного напору (див. розділ нижче).
2. Оцінка щоденного часу роботи. Обчисліть, скільки годин на день має працювати насос, щоб задовольнити щоденну потребу у воді.
3. Розрахувати добову потребу в енергії. Помножте потужність насоса (Вт) на час роботи (в годинах), щоб отримати ват-годин на день.
4. Розділіть за годинами пік сонця. Пікові сонячні години представляють кількість годин на день, коли сайт отримує сонячне випромінювання, еквівалентне 1000 Вт/м⊃2;. Ця цифра залежить від місця та пори року — зазвичай від 4 до 6 годин у більшості регіонів, але лише 3 взимку або в хмарному кліматі.
5. Додайте запас міцності. Практика промисловості зазвичай додає 20–30% до розрахункової потужності панелі для врахування втрат кабелю, погіршення якості панелі з часом, зниження температури та падіння продуктивності в хмарний день.
Приклад формули:
Необхідна потужність фотоелектричної системи = (Потужність насоса × Щоденна кількість годин роботи) ÷ Пікові сонячні години × 1,2–1,3 (запас безпеки)
Використання найнижчої очікуваної пікової сонячної години для місця встановлення, а не середньорічного значення, допомагає забезпечити надійну роботу системи навіть у несприятливий сезон.
Який тип контролера MPPT слід використовувати для сонячної помпи?
Контролер MPPT (відстеження максимальної потужності) слід вибирати на основі типу двигуна насоса (змінного або постійного струму), його номінальної напруги та струму, а також вимог до потужності при запуску, а не просто його робочої потужності.
Контролери MPPT, призначені для застосування сонячних насосів, відрізняються від стандартних контролерів сонячних зарядів, оскільки вони повинні обробляти змінний вхідний струм постійного струму від панелей, одночасно керуючи електричними характеристиками двигуна насоса:
Насосні системи постійного струму
зазвичай поєднуються зі спеціальним MPPT-контролером сонячного насоса, який перетворює змінну напругу постійного струму на панелі в стабільний вихід для занурювального двигуна постійного струму, безперервно регулюючи для отримання максимальної доступної потужності, коли сонячне світло змінюється протягом дня.
Для насосних систем змінного струму
потрібен інвертор/контролер сонячного насоса, який перетворює вихідний сигнал панелі постійного струму в потужність змінного струму, що відповідає напрузі та частоті двигуна (наприклад, 220 В/380 В, 50 Гц/60 Гц), часто з вбудованою функцією VFD (привод зі змінною частотою) для керування пусковим струмом двигуна.
Усунення стрибків при запуску
має значення, оскільки двигуни заглибних насосів споживають значно більше струму під час запуску, ніж під час нормальної роботи. Контролер має бути розрахований на те, щоб впоратися з цим сплеском без відключення або недостатньої подачі потужності.
від сухого ходу та перевантаження
Захист
є стандартними функціями якісних сонячних контролерів насосів, захищаючи двигун насоса від пошкодження, коли рівень води падає або електричні навантаження перевищують безпечні межі.
Покупці повинні підтвердити, що діапазон вхідної напруги контролера відповідає вихідному діапазону фотоелектричної системи за будь-яких умов (включно з холодним ранком, коли напруга на панелі підвищується) і що його номінальний струм перевищує максимальне споживання двигуна насоса.
Як визначити правильні технічні характеристики насоса (напор і витрата)?
Характеристики насоса визначаються двома цифрами: загальний динамічний напір (загальна вертикальна відстань плюс втрати на тертя, які насос повинен подолати) і необхідна витрата (об’єм води, необхідний за одиницю часу).
Загальний динамічний напір (TDH) включає:
відстань по вертикалі від рівня води в колодязі до місця скидання
додаткова глибина, на яку падає рівень води під час роботи насоса
опору в трубопроводі залежно від діаметра, довжини та матеріалу труби
будь-яке додаткове підвищення або тиск, необхідний у місці використання (наприклад, підвищений резервуар для зберігання)
Швидкість потоку визначається запланованим випадком використання:
на основі розміру домогосподарства та щоденних потреб споживання
на основі розміру стада та щоденного споживання на тварину
на основі потреб культури у воді та площі вирощування
Коли TDH і швидкість потоку відомі, ці дві цифри порівнюються з кривою продуктивності насоса (надається виробником), щоб підтвердити, що насос може забезпечити необхідну витрату при цьому напорі. Застосування в глибоких свердловинах зазвичай вимагає багатоступеневих занурювальних насосів, які використовують кілька ступенів робочого колеса для створення більш високого тиску, необхідного для підйому води зі значних глибин.
Як фотоелектричні панелі, контролер і насос працюють разом як система?
Розмір трьох компонентів має бути інтегрованим набором: масив панелей має генерувати достатню потужність, щоб задовольнити потреби насоса в енергії в години пік сонячного світла, контролер має бути розрахований на керування вихідною напругою панелі та струмом запуску та роботи насоса, а насос має бути обраний відповідно до фактичних вимог до напору та витрати свердловини, а не завищеного чи заниженого на основі припущень.
Невідповідність будь-якого окремого компонента підриває всю систему:
Занизькі панелі: контролер і насос отримують недостатнє живлення, що спричиняє переривчасту роботу або неможливість запуску, особливо в похмурі періоди або сезони з низьким рівнем сонця.
Несумісний контролер: невідповідна напруга чи струм знижують ефективність, викликають захисні відключення або, в гіршому випадку, пошкоджують двигун насоса.
Насос неправильного розміру: насос із занадто малим напором не зможе подавати воду з глибокої свердловини, тоді як насос із надто великим напором порівняно з потребою працює неефективно та може скоротити термін служби обладнання.
Ось чому проектування системи сонячних колодязних насосів виграє від того, що його обробляють як єдиний розрахунок із використанням узгоджених компонентів від постачальника, який розуміє, як вони взаємодіють, а не збирання деталей із кількох джерел без гарантії сумісності.
Як виробники можуть підтримувати визначення розмірів і джерел на системному рівні?
Виробники, які пропонують послуги OEM/ODM, можуть підтримати покупців, надавши повну, попередньо узгоджену специфікацію матеріалів (BOM), яка об’єднує фотоелектричні панелі, контролери MPPT і насоси відповідно до вимог до напору, витрати та сонячної години, усуваючи припущення щодо джерела окремих компонентів.
