Солнечный насос

Насос, работающий на солнечной батарее, представляет собой насос, работающий на электричестве, генерируемом фотогальваническими панелями, или излучаемая тепловая энергия, доступная из собранного солнечного света, в отличие от электросети с электрическим или дизельным насосом. Работа насосов, работающих на солнечной энергии, более экономична в основном из-за более низких затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание и имеет меньшее воздействие на окружающую среду, чем насосы, приводимые в действие двигателем внутреннего сгорания (ICE). Солнечные насосы полезны там, где сетевое электричество недоступно, а альтернативные источники (в частности, ветер) не обеспечивают достаточную энергию.

Солнечная насосная система состоит из гидравлического насоса, питаемого непосредственно фотоэлектрическими солнечными батареями, вместо того, чтобы поставляться обычным электричеством или дизелем.

Фотогальванические насосные системы — как и те, которые питаются от ветровой энергии, — очень полезны, когда невозможно получить доступ к общей электрической сети или является непомерно высокой ценой. Их стоимость, как правило, дешевле из-за их более низких эксплуатационных и эксплуатационных расходов, и они имеют меньшее воздействие на окружающую среду, чем насосные системы, работающие на двигателях внутреннего сгорания, которые также имеют более низкую надежность.

Используемые насосы могут быть либо переменным током (переменным током), либо постоянным током (постоянным током). Обычно двигатели постоянного тока используются для малых и средних применений мощностью до 3 кВт, в то время как для более крупных применений двигатели переменного тока используются с инвертором, который преобразует ток постоянного тока из фотогальванических панелей для его использования. Это позволяет измерять системы от 0,15 кВт до более 55 кВт мощности, которые могут использоваться для обеспечения комплексных систем орошения или хранения воды. В некоторых случаях устанавливается гибридная силовая система, которая может получать энергию как от фотогальванических панелей, так и от ветровой турбины, что существенно улучшает накачку.

Насосные системы рассчитаны в соответствии с условиями солнечного облучения места, общей динамической высотой прокачки и потребностью в воде в день. Использование батарей не рекомендуется, так как они требуют технического обслуживания и могут быть точкой отказа. Целесообразно установить резервуар для воды, который действует как запас в течение нескольких дней, когда солнечное облучение низкое. Для этого обычным является установка австралийских танка, поддонов или раскопок.

В настоящее время ведущими компаниями в области солнечной перекачки являются Grundfos и Lorentz, последняя разработала новую бесщеточную двигательную систему постоянного тока, которая дает ей более продолжительный срок службы и требует меньше солнечных батарей. Есть также много азиатских брендов, которые производят солнечные насосы по более низкой цене.

Компоненты
Фотоэлектрическая солнечная электростанция состоит из трех частей:

солнечные панели.
контроллер
насос

Солнечные панели составляют большую часть (до 80%) стоимости систем. [Править] Размер PV-системы напрямую зависит от размера насоса, количества воды, которое требуется (м³ / г) и доступно солнечное излучение.

Назначение контроллера двоякое. Во-первых, он соответствует выходной мощности, которую получает насос с входной мощностью, доступной от солнечных батарей. Во-вторых, контроллер обычно обеспечивает защиту от низкого напряжения, при котором система отключается, если напряжение слишком низкое или слишком высокое для рабочего диапазона напряжения насоса. Это увеличивает срок службы насоса, что уменьшает необходимость в обслуживании. Другие вспомогательные функции включают автоматическое выключение системы, когда уровень источника воды низкий или когда накопительный резервуар заполнен, регулирует выходное давление воды, смешивает мощность между солнечными батареями и альтернативным источником питания, таким как сетка или бензиновый генератор, и дистанционный мониторинг и управление системой через онлайн-портал, предлагаемый производителем как облачный сервис.

Напряжение двигателей солнечных насосов может быть переменным (переменным током) или постоянным током (постоянным током). Двигатели постоянного тока используются для малых и средних применений мощностью до 4 кВт и подходят для таких применений, как садовые фонтаны, озеленение, питьевая вода для домашнего скота или небольшие проекты орошения. Поскольку системы постоянного тока имеют общий уровень эффективности выше, чем насосы переменного тока аналогичного размера, затраты снижаются по мере использования меньших солнечных панелей.

Наконец, если используется солнечный насос переменного тока, необходим инвертор, который изменяет постоянный ток от солнечных панелей на переменный ток для насоса. Поддерживаемый диапазон мощности инверторов простирается от 0,15 до 55 кВт и может использоваться для больших ирригационных систем. Тем не менее, панель и инверторы должны быть соответствующим образом настроены таким образом, чтобы они соответствовали характеристикам бросков тока двигателя переменного тока. Чтобы помочь в правильной калибровке, ведущие производители предоставляют проприетарное программное обеспечение для калибровки, протестированное сторонними сертифицирующими компаниями. Программное обеспечение для калибровки может включать прогнозируемую ежемесячную производительность воды, которая изменяется в зависимости от сезонных изменений в инсоляции.

Перекачка воды
Солнечные водяные насосы могут доставлять питьевую воду, а также воду для целей животноводства или ирригации. Солнечные водяные насосы могут быть особенно полезны в мелкомасштабных или общинных орошениях, поскольку для крупномасштабного орошения требуются большие объемы воды, которые, в свою очередь, требуют большой солнечной фотоэлектрической решетки. Поскольку вода может потребоваться только в некоторые части года, большая массив PV обеспечит избыточную энергию, которая необязательно требуется, что делает систему неэффективной.

Солнечные фотоэлектрические системы водоснабжения используются для орошения и питьевой воды в Индии. Большинство насосов оснащено двигателем мощностью 2000 ватт — 3,700 ватт, который получает энергию от массивной батареи мощностью 4800 Вт. Системы 5 л.с. могут доставлять около 124 000 литров воды в день из общей высоты 50 метров и 70-метровой динамической головки. К 30 августа 2016 года в Индии было установлено в общей сложности 120000 солнечных водонапорных насосных систем. в этой системе он производит 19M.H.W и 26 тонн углекислого газа

Нефти и газа
В целях борьбы с негативной рекламой, связанной с воздействием на окружающую среду ископаемого топлива, в том числе с использованием фальсификации, отрасль охватывает солнечные насосные системы. Многие нефтяные и газовые скважины требуют точного впрыска (замера) различных химических веществ под давлением для поддержания их работы и повышения скорости извлечения. Исторически сложилось так, что эти насосы для химического впрыска (CIP) управляются газовыми поршневыми двигателями, использующими давление газа скважины и истощающим сырьевой газ в атмосферу. Электрические насосы на солнечной энергии (солнечный CIP) могут снизить выбросы парниковых газов. Солнечные решетки (фотоэлектрические элементы) не только обеспечивают устойчивый источник питания для CIP, но также могут обеспечивать электрический источник для запуска дистанционной диагностики типа SCADA с дистанционным управлением и спутниковой / сотовой связью из очень отдаленных мест на компьютер для мониторинга настольных компьютеров или ноутбуков.

двигатель Стирлинга
Вместо того, чтобы генерировать электричество для поворота двигателя, солнечный свет может быть сконцентрирован на теплообменнике двигателя Стирлинга и используется для механического управления насосом. Это позволяет отказаться от стоимости солнечных батарей и электрооборудования. В некоторых случаях двигатель Стирлинга может быть подходящим для местного производства, что устраняет трудности с импортом оборудования. Одной из форм двигателя Стирлинга является жидкостный двигатель, который работает непосредственно на перекачиваемой жидкости в виде поршня. Солнечные насосы Fluidyne были изучены с 1987 года. Как минимум один производитель провел испытания с помощью солнечного насоса Stirling.