Hướng dẫn định cỡ máy bơm giếng sâu chạy bằng năng lượng mặt trời: Kết hợp các tấm quang điện, bộ điều khiển và máy bơm

có kích thước phù hợp Hệ thống bơm giếng sâu chạy bằng năng lượng mặt trời kết hợp ba thành phần với nhau: mảng tấm PV (có kích thước theo giờ nắng cao điểm), bộ điều khiển MPPT (phù hợp với điện áp bảng và đầu vào máy bơm) và bản thân máy bơm (được chọn cho tổng cột áp động của giếng và tốc độ dòng chảy yêu cầu). Sự kết hợp sai này là một trong những lý do phổ biến nhất khiến hệ thống bơm giếng năng lượng mặt trời không cung cấp đủ nước hoặc bị cháy sớm.

Hệ thống bơm giếng năng lượng mặt trời không phải là một tổ hợp đơn giản của 'các tấm pin mặt trời cộng với một máy bơm nước'. Mỗi bộ phận phải được thiết kế để hoạt động với các bộ phận khác và sự không khớp ở bất kỳ vị trí nào trong chuỗi—các tấm có kích thước quá nhỏ, bộ điều khiển không tương thích hoặc máy bơm được xếp hạng sai cột áp và dòng chảy—có thể có nghĩa là hệ thống hoạt động kém, ngừng hoạt động trong thời gian nhiều mây hoặc hỏng hóc trong vòng vài tháng. Đối với người mua và người lắp đặt tìm nguồn cung ứng máy bơm chìm năng lượng mặt trời, việc hiểu các nguyên tắc cơ bản về kích thước sẽ giảm rủi ro mua sắm và đảm bảo hệ thống hoạt động như mong đợi ngay từ ngày đầu.

Hướng dẫn này hướng dẫn cách tính toán công suất tấm PV dựa trên số giờ nắng cao điểm, cách chọn loại bộ điều khiển MPPT phù hợp cho các ứng dụng bơm năng lượng mặt trời cũng như cách xác định các yêu cầu về đầu và lưu lượng của máy bơm. Nó cũng đề cập đến cách các nhà sản xuất như MASTRA Pump hỗ trợ quá trình này thông qua thiết kế hệ thống OEM/ODM và hỗ trợ bảng kê vật liệu (BOM) đầy đủ.

Hầu hết Lỗi hệ thống bơm giếng năng lượng mặt trời bắt nguồn từ sự không khớp giữa các bộ phận chứ không phải là một bộ phận bị lỗi. Khi mảng PV không tạo ra đủ năng lượng cho dòng điện khởi động và chạy của máy bơm, máy bơm sẽ bật và tắt hoặc hoàn toàn không khởi động được. Khi bộ điều khiển không khớp với điện áp đầu ra của bảng điều khiển, hệ thống sẽ mất hiệu quả hoặc ngắt các điểm cắt an toàn. Khi máy bơm được đánh giá sai cột áp động, nó sẽ không thể cung cấp nước từ giếng sâu hoặc chạy không hiệu quả và bị hao mòn sớm.

Bởi vì hệ thống bơm giếng năng lượng mặt trời thường được lắp đặt ở những vị trí xa, không có lưới điện nên việc sửa những lỗi này sau khi lắp đặt rất tốn kém. Các chuyến thăm hiện trường, truy cập giếng và tháo gỡ hệ thống đều làm tăng thêm chi phí mà lẽ ra có thể tránh được bằng cách tính toán kích thước chính xác từ trước. Đây là lý do tại sao người mua ngày càng tìm kiếm các nhà cung cấp cung cấp BOM hệ thống hoàn chỉnh, phù hợp trước thay vì tìm nguồn cung ứng bảng điều khiển, bộ điều khiển và máy bơm riêng biệt.

Công suất của tấm PV được tính bằng cách chia tổng nhu cầu năng lượng hàng ngày của máy bơm (tính bằng watt-giờ) cho số giờ nắng cao điểm của địa điểm, sau đó cộng thêm giới hạn an toàn để tính đến tổn thất hệ thống.

Công thức ví dụ:

Công suất mảng PV yêu cầu = (Công suất bơm × Số giờ chạy hàng ngày) `Số giờ nắng cao điểm × 1,2–1,3 (giới hạn an toàn)

Việc sử dụng số giờ nắng cao điểm dự kiến ​​thấp nhất cho địa điểm lắp đặt—chứ không phải mức trung bình hàng năm—giúp đảm bảo hệ thống hoạt động đáng tin cậy ngay cả trong mùa ít thuận lợi nhất.

Nên chọn bộ điều khiển MPPT (Theo dõi điểm công suất tối đa) dựa trên loại động cơ của máy bơm (AC hoặc DC), xếp hạng điện áp và dòng điện cũng như các yêu cầu về công suất khởi động của máy bơm—không chỉ đơn giản là công suất chạy của máy bơm.

Bộ điều khiển MPPT được thiết kế cho các ứng dụng bơm năng lượng mặt trời khác với bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời tiêu chuẩn vì chúng phải xử lý đầu vào DC biến thiên từ các tấm pin trong khi quản lý các đặc tính điện của động cơ máy bơm:

Người mua nên xác nhận phạm vi điện áp đầu vào của bộ điều khiển phù hợp với phạm vi đầu ra của mảng PV trong mọi điều kiện (kể cả buổi sáng lạnh, khi điện áp bảng tăng) và dòng điện định mức của nó vượt quá mức rút tối đa của động cơ máy bơm.

Thông số kỹ thuật của máy bơm được xác định bằng hai số liệu: tổng cột áp động (tổng khoảng cách thẳng đứng cộng với tổn thất do ma sát mà máy bơm phải vượt qua) và tốc độ dòng chảy yêu cầu (khối lượng nước cần thiết trên một đơn vị thời gian).

Tổng cột áp động (TDH) bao gồm:

Tốc độ dòng chảy được xác định bởi trường hợp sử dụng dự định:

Khi đã biết TDH và tốc độ dòng chảy, hai số liệu này sẽ được tham chiếu chéo với đường cong hiệu suất của máy bơm (do nhà sản xuất cung cấp) để xác nhận rằng máy bơm có thể cung cấp lưu lượng cần thiết ở đầu đó. Các ứng dụng giếng sâu thường yêu cầu máy bơm chìm nhiều tầng, sử dụng nhiều tầng cánh quạt để tạo ra áp suất đầu cao hơn cần thiết để nâng nước từ độ sâu đáng kể.

Các nhà sản xuất cung cấp dịch vụ OEM/ODM có thể hỗ trợ người mua bằng cách cung cấp hóa đơn vật liệu (BOM) hoàn chỉnh, được so khớp trước để ghép các tấm PV, bộ điều khiển MPPT và máy bơm theo yêu cầu về áp suất, lưu lượng và giờ nắng của địa điểm—loại bỏ phỏng đoán từ việc tìm nguồn cung ứng linh kiện riêng lẻ.