太阳能泵

太阳能泵是一种泵,由光伏板产生的电力或从收集的太阳光提供的辐射热能运行,而不是电网电力或柴油自来水泵。太阳能泵的运行更经济,主要是由于运行和维护成本较低,并且比内燃机(ICE)驱动的泵对环境的影响更小。太阳能泵在没有电网供电且替代能源(特别是风能)不能提供足够能量的情况下非常有用。

太阳能泵系统由直接由光伏太阳能电池板供电的液压泵组成,而不是由传统的电力或柴油供电。

光伏泵系统 – 如风力发电系统 – 在无法接入普通电网或价格过高的情况下非常有用。由于其较低的操作和维护成本,它们的成本通常较低,并且它们比由内燃机驱动的泵送系统具有更低的环境影响,内燃机也具有较低的可靠性。

使用的泵可以是交流电(AC)或直流电(DC)。通常,直流电动机用于高达3kW功率的中小型应用,而对于较大的应用,交流电动机用于耦合到逆变器,该逆变器转换来自光伏板的DC电流供其使用。这允许系统的功率从0.15 kW到超过55 kW,可用于提供复杂的灌溉系统或水储存。在一些情况下,安装混合动力系统,其可以从光伏板和风力涡轮机接收能量,从而显着改善泵送。

泵送系统的尺寸根据地点的太阳辐射条件,泵送的总动态高度和每天的水需求而定。不推荐使用电池,因为它们需要维护并且可能成为故障点。建议安装一个水箱,作为太阳辐射低的天数。为此,安装澳大利亚坦克,托盘或挖掘坦克是常见的。

目前,太阳能泵领域的领先公司是Grundfos和Lorentz,后者开发了一种新型无刷直流电机系统,使其寿命更长,并且需要更少的太阳能电池板。还有许多亚洲品牌以较低的成本制造太阳能泵。

组件
光伏太阳能泵系统有三个部分:

太阳能板。
控制器

太阳能电池板占系统成本的最高(高达80%)。[引证需要]光伏系统的大小直接取决于泵的大小,所需的水量(m³/ d)和太阳辐照度可用。

控制器的目的是双重的。首先,它将泵接收的输出功率与太阳能电池板的输入功率相匹配。其次,控制器通常提供低压保护,如果电压对于泵的工作电压范围来说太低或太高,则系统关闭。这增加了泵的寿命,从而减少了维护需求。其他辅助功能包括在水源水位低或储水箱满时自动关闭系统,调节水输出压力,混合太阳能电池板和备用电源(如电网或汽油发电机)之间的电力输入,以及通过制造商提供的云服务提供的在线门户远程监控和管理系统。

太阳能泵电动机的电压可以是AC(交流电)或DC(直流电)。直流电动机用于最高约4kW额定值的中小型应用,适用于园林喷泉,园林绿化,牲畜饮用水或小型灌溉项目等应用。由于DC系统往往具有比类似尺寸的AC泵更高的效率水平,因此可以使用更小的太阳能电池板来降低成本。

最后,如果使用交流太阳能泵,则需要逆变器,其将来自太阳能电池板的直流电流改变为泵的交流电流。逆变器支持的功率范围从0.15千瓦到55千瓦,可用于更大的灌溉系统。但是,面板和逆变器的尺寸必须相应,以适应交流电动机的浪涌特性。为了帮助确保适当的尺寸,领先的制造商提供由第三方认证公司测试的专有尺寸调整软件。尺寸调整软件可以包括预计的每月水输出,其由于日照的季节变化而变化。

抽水
太阳能水泵可以为牲畜或灌溉用途提供饮用水和水。太阳能水泵在小规模或基于社区的灌溉中可能特别有用,因为大规模灌溉需要大量的水,而这又需要大型太阳能光伏阵列。由于在一年中的某些部分可能仅需要水,因此大型PV阵列将提供不一定需要的过剩能量,从而使系统效率低下。

太阳能光伏水泵系统用于印度的灌溉和饮用水。大多数泵配备一台2000瓦特–3,700瓦特的电动机,可从4,800 Wp光伏阵列接收能量。 5hp系统可以从总共50米的起飞头和70米的动态扬程中提供大约124,000升水/天。截至2016年8月30日,印度共安装了1,20,000个太阳能光伏水泵系统。在该系统中,它产生19M.H.W和26吨二氧化碳

油和气
为了打击与化石燃料(包括水力压裂)的环境影响相关的负面宣传,该行业正在采用太阳能泵送系统。许多石油和天然气井需要在压力下精确注入(计量)各种化学品以维持其运行并提高提取率。历史上,这些化学品注入泵(CIP)由气体往复式马达驱动,利用井的气体压力并将原料气排放到大气中。太阳能电动泵(太阳能CIP)可以减少这些温室气体排放。太阳能电池阵列(光伏电池)不仅为CIP提供可持续的电源,还可以提供电源,通过远程控制和从远程位置到台式机或笔记本电脑监控计算机的卫星/电池通信运行远程SCADA类型诊断。

斯特林发动机
阳光可以集中在斯特林发动机的热交换器上,而不是发电来转动电动机,而是用来机械地驱动泵。这省去了太阳能电池板和电气设备的成本。在某些情况下,斯特林发动机可能适合于本地制造,消除了进口设备的难度。斯特林发动机的一种形式是流体发动机,其作为活塞直接作用在泵送流体上。自1987年以来,对Fluidyne太阳能泵进行了研究。至少有一家制造商使用斯特林太阳能泵进行了测试。