Bomba movida a energia solar

Uma bomba movida a energia solar é uma bomba movida a eletricidade gerada por painéis fotovoltaicos ou a energia térmica irradiada disponível a partir da luz solar coletada, em oposição à eletricidade da rede ou bombas de água diesel. A operação de bombas movidas a energia solar é mais econômica principalmente devido aos menores custos de operação e manutenção e tem menos impacto ambiental do que as bombas movidas por um motor de combustão interna (ICE). As bombas solares são úteis quando a eletricidade da rede não está disponível e as fontes alternativas (em particular, o vento) não fornecem energia suficiente.

Um sistema de bomba solar consiste em uma bomba hidráulica alimentada diretamente por painéis solares fotovoltaicos, em vez de ser abastecida por eletricidade convencional ou diesel.

Sistemas de bombeamento fotovoltaicos – como aqueles movidos a energia eólica – são muito úteis quando não é possível acessar a rede elétrica geral ou é um preço proibitivo. Seu custo é geralmente mais barato devido a seus custos mais baixos de operação e manutenção, e eles têm um impacto ambiental menor do que os sistemas de bombeamento alimentados por motores de combustão interna, que também têm menor confiabilidade.

As bombas usadas podem ser corrente alternada (CA) ou corrente contínua (CC). Normalmente, os motores CC são usados ​​para aplicações pequenas e médias de até 3 kW de potência, enquanto que para aplicações maiores, são usados ​​motores CA acoplados a um inversor que transforma a corrente CC dos painéis fotovoltaicos para seu uso. Isso permite dimensionar sistemas de 0,15 kW a mais de 55 kW de energia, que podem ser usados ​​para fornecer sistemas complexos de irrigação ou armazenamento de água. Em alguns casos, um sistema de energia híbrido é instalado, que pode receber energia de painéis fotovoltaicos e de uma turbina eólica, melhorando substancialmente o bombeamento.

Os sistemas de bombeamento são dimensionados de acordo com as condições de irradiação solar do local, a altura dinâmica total de bombeamento e a necessidade de água por dia. O uso de baterias não é recomendado, pois precisam de manutenção e podem ser um ponto de falha. É aconselhável instalar um reservatório de água que funcione como reserva para os dias em que a irradiação solar é baixa. Para isso, é comum a instalação de tanques, bandejas ou tanques escavados na Austrália.

Actualmente, as empresas líderes em bombagem solar são a Grundfos e a Lorentz, esta última desenvolveu um novo sistema de motor DC sem escovas que lhe dá uma vida mais longa e requer menos painéis solares. Há também muitas marcas asiáticas que fabricam bombas solares a um custo menor.

Componentes
Um sistema de bomba solar fotovoltaica tem três partes:

painéis solares.
o controlador
a bomba

Os painéis solares compõem a maioria (até 80%) do custo do sistema. [Citação necessária] O tamanho do sistema fotovoltaico é diretamente dependente do tamanho da bomba, a quantidade de água que é necessária (m³ / d) e a irradiação solar disponível.

O objetivo do controlador é duplo. Em primeiro lugar, corresponde à potência de saída que a bomba recebe com a energia de entrada disponível a partir dos painéis solares. Em segundo lugar, um controlador geralmente fornece uma proteção de baixa tensão, em que o sistema é desligado, se a tensão for muito baixa ou muito alta para a faixa de tensão de operação da bomba. Isso aumenta a vida útil da bomba, reduzindo a necessidade de manutenção. Outras funções auxiliares incluem desligar automaticamente o sistema quando o nível da fonte de água estiver baixo ou quando o tanque de armazenamento estiver cheio, regulando a pressão de saída de água, misturando a entrada de energia entre os painéis solares e uma fonte de energia alternativa, como a rede ou um gerador a gasolina, e monitorar e gerenciar remotamente o sistema por meio de um portal on-line oferecido como um serviço de nuvem pelo fabricante.

A tensão dos motores da bomba solar pode ser AC (corrente alternada) ou DC (corrente contínua). Os motores de corrente contínua são usados ​​para aplicações pequenas a médias até uma classificação de cerca de 4 kW e são adequados para aplicações como fontes de jardim, paisagismo, água potável para gado ou pequenos projetos de irrigação. Como os sistemas de corrente contínua tendem a ter níveis de eficiência geral mais altos do que as bombas de CA de tamanho similar, os custos são reduzidos à medida que painéis solares menores podem ser usados.

Finalmente, se for utilizada uma bomba solar de corrente alternada, é necessário um inversor que altere a corrente contínua dos painéis solares para a corrente alternada da bomba. A faixa de potência com suporte dos inversores se estende de 0,15 a 55 kW e pode ser usada para sistemas de irrigação maiores. No entanto, o painel e os inversores devem ser dimensionados de acordo para acomodar a característica de inrush de um motor CA. Para ajudar no dimensionamento adequado, os principais fabricantes fornecem software de dimensionamento proprietário testado por empresas de certificação de terceiros. O software de dimensionamento pode incluir a produção mensal de água projetada, que varia devido a mudanças sazonais na insolação.

Bombeamento de água
Bombas de água movidas a energia solar podem fornecer água potável, bem como água para fins de pecuária ou irrigação. As bombas de água solar podem ser especialmente úteis em irrigação de pequena escala ou na comunidade, uma vez que a irrigação em grande escala requer grandes volumes de água que, por sua vez, requerem um grande painel fotovoltaico solar. Como a água só pode ser necessária durante algumas partes do ano, um grande painel fotovoltaico forneceria energia excedente que não é necessariamente necessária, tornando o sistema ineficiente.

Os sistemas de bombeamento solar de água fotovoltaica são usados ​​para irrigação e água potável na Índia. A maioria das bombas é equipada com um motor de 2000 watts – 3.700 watts que recebe energia de um painel fotovoltaico de 4.800 Wp. Os sistemas de 5hp podem fornecer cerca de 124.000 litros de água / dia de um total de 50 metros de cabeça de decantação e 70 metros de altura dinâmica. Até 30 de agosto de 2016, um total de 1.20.000 sistemas de bombeamento de água solar fotovoltaica foram instalados na ÍNDIA. neste sistema produz 19M.H.W e 26 ton dióxido de carbono

Óleo e gás
A fim de combater a publicidade negativa relacionada aos impactos ambientais dos combustíveis fósseis, incluindo o fracking, a indústria está adotando sistemas de bombeamento movidos a energia solar. Muitos poços de petróleo e gás exigem a injeção precisa (medição) de vários produtos químicos sob pressão para manter sua operação e melhorar as taxas de extração. Historicamente, estas bombas de injecção química (CIP) foram accionadas por motores alternativos de gás utilizando a pressão do gás do poço e esgotando o gás bruto para a atmosfera. As bombas elétricas movidas a energia solar (CIP solar) podem reduzir essas emissões de gases do efeito estufa. Os painéis solares (células fotovoltaicas) não apenas fornecem uma fonte de energia sustentável para os CIPs, mas também fornecem uma fonte elétrica para executar diagnósticos remotos do tipo SCADA com controle remoto e comunicações via satélite / célula de locais remotos para um computador de monitoramento de desktop ou notebook.

Motor Stirling
Em vez de gerar eletricidade para ligar um motor, a luz solar pode ser concentrada no trocador de calor de um motor Stirling e usada para acionar uma bomba mecanicamente. Isso dispensa o custo de painéis solares e equipamentos elétricos. Em alguns casos, o motor Stirling pode ser adequado para fabricação local, eliminando a dificuldade de importar equipamentos. Uma forma do motor Stirling é o motor fluidizado que opera diretamente no fluido bombeado como um pistão. As bombas solares da Fluidyne foram estudadas desde 1987 Pelo menos um fabricante realizou testes com uma bomba a energia solar da Stirling.