Sunt pompele solare pentru apă Demax echipate cu sisteme inteligente de control?

Sistemele solare de pompare a apei funcționează pe principiul conversiei luminii solare în energie mecanică, folosind trei componente esențiale: un panou fotovoltaic (PV), un controler al unității de pompare și un motor de pompare a apei. În prezența luminii solare, panourile generează curent continuu (DC), care este gestionat de controlerul pompei. Acestea folosesc o tehnică numită urmărire a punctului de putere maximă (MPPT) pentru a gestiona fluxul de energie, extrăgând cea mai bună ieșire posibilă din celule, indiferent de intensitatea luminii solare. Pompele sunt concepute pentru a funcționa pe curent continuu (DC), iar controlerul optimizează fluxul de energie pentru a asigura pomparea acesteia împotriva unei surse de energie (adică apa), astfel încât energia să fie valorificată. Această configurație cuplată este ideală pentru utilizare cu două tipuri de pompe de bază, pe care le vom analiza în detaliu în continuare. Pompele submersibile, care se montează în foraje verticale adânci de peste opt (8) metri, sunt cele mai potrivite pentru aplicații care necesită debite și înălțimi de ridicare atât mari, cât și mici. Pompele de suprafață sunt cele mai potrivite pentru aplicații de irigație care necesită debite atât mici, cât și mari. Aceste pompe sunt montate la suprafață și preiau apa din subteran (la adâncimea de <7 metri) dintr-un râu, un lac sau un pârâu. Alegerea dintre pompele de suprafață și cele submersibile depinde de caracteristicile hidrologice specifice și de înălțimea de pompare necesară la locul de instalare. Pompele de suprafață pot oferi un debit cu 20–30% mai mare în aplicațiile cu adâncime mică, în timp ce pompele submersibile asigură o presiune mai stabilă în situațiile de foraj profund.

Eficiență de conversie energetică: pompe solare pentru apă în curent continuu (CC) vs. curent alternativ (CA)

Pompele în curent continuu (CC) se conectează direct la panourile solare. Aceasta reprezintă un avantaj suplimentar, deoarece nu este necesară nicio conversie, iar pierderile de energie sunt minimizate; astfel, eficiența zilnică este în medie de aproximativ 92 %. Sistemele în curent alternativ (CA) au o eficiență redusă, între 78 % și 85 %, datorită etapei suplimentare de conversie prin invertor. În plus, pentru aplicații de pompare la adâncimi superioare lui 50 m, pompele submersibile în curent continuu oferă un avantaj energetic de aproximativ 15 % pe kWh față de pompele submersibile echivalente în curent alternativ. Configurările în curent alternativ au avantajul compatibilității cu alimentarea secundară (de rețea) cu energie electrică, dar, în situațiile din zone izolate, unde nu există acces la electricitate, pompele în curent continuu reprezintă soluția cea mai economică și fiabilă pe termen lung.

Avantajele utilizării sistemelor solare de pompare a apei în agricultură și în situații fără acces la rețeaua electrică

Fără cheltuieli pentru combustibil, întreținere simplă și tehnologie ecologică.  

Cu aceste noi pompe solare, nu veți mai cumpăra niciodată combustibil sau nu veți mai folosi energie electrică din rețea. Acest lucru înseamnă că veți putea reduce costurile operaționale cu 60 % până la 80 % comparativ cu pompele tradiționale diesel și electrice. Datorită designului lor, acestea nu vor avea niciun motor care arde. Numărul pieselor mobile este mai mic de 5, iar componentele electronice sunt toate de tip solid-state. Cerințele de întreținere sunt minime. În majoritatea cazurilor, o inspecție anuală este tot ce veți avea nevoie. Ar trebui să curățați panourile solare atunci când se împuținesc și același lucru se aplică și la intrările de apă — pentru filtrele care s-ar putea înfunda. În timpul funcționării, acestea emite zero dioxid de carbon. De fapt, ele pot elimina între două și cinci tone de gaze cu efect de seră pe an. Nu veți avea de ce să vă faceți griji că apa dumneavoastră se va polua din cauza scurgerilor de combustibil sau a contaminării provocate de scurgerile de la generator. Multe dintre sistemele certificate sunt concepute pentru a rezista unor condiții operaționale extreme, cum ar fi temperaturile foarte ridicate, mediile prăfoase și cele umede. O funcționare stabilă și neîntreruptă pe o perioadă de până la 15 ani nu este deloc neobișnuită.

Acest lucru le va permite să implementeze soluții agricole pentru integrarea strategiilor de sustenabilitate pe termen lung în diverse regiuni agricole din întreaga lume.

Independență energetică pentru fermele izolate, sate și proiecte de irigație

Pompele de apă acționate solar oferă persoanelor din zonele fără acces la rețeaua electrică o independență completă a sistemelor. Cu ajutorul acestora, fermierii din zonele izolate pot iriga terenurile lor chiar și în timpul sezonului uscat. Dovezile empirice au consacrat, într-o anumită măsură, această practică. S-a raportat că, în timpul sezonului uscat, randamentele recoltelor pot crește cu 15–30 % prin aplicarea acestei metode de irigație. În plus, pentru comunitățile rurale izolate, accesul neîntrerupt la apă potabilă, precum și posibilitatea de a menține animalele de fermă, reduc presiunea legată de livrările neregulate de combustibil pentru transport și de perturbările electrice. Fără a mai menționa faptul că, în zonele agricole aride, sistemele de panouri solare pot fi personalizate în funcție de dimensiunea exploatației agricole, fără a fi necesare sisteme de irigație costisitoare, extinse și consumatoare de timp, care modifică terenul. Spre deosebire de sistemele de irigație alimentate cu combustibil, sistemele acționate solar nu eșuează în timpul furtunilor sau al lipsei de combustibil, fiind astfel sisteme fiabile în comunitățile care au suferit perioade lungi de secetă și care luptă pentru obținerea unui acces sigur la apă de decenii.

Alegerea dimensiunii și tipului potrivit de pompă solară pentru apă în funcție de nevoile dumneavoastră

Cantitatea zilnică de apă, înălțimea totală de pompare, debitul și insolația solară

Dimensionarea sistemului se bazează pe următorii patru factori interdependenți:

Necesarul zilnic de apă (litri/zi) influențează durata de funcționare a sistemului și dimensiunea sistemului de stocare. De exemplu, pentru irigarea unei suprafețe de 1 hectare de legume este necesar, în mod obișnuit, un volum zilnic de 50.000–70.000 L/zi.

Înălțimea dinamică totală, care reprezintă ridicarea verticală combinată cu pierderile de presiune datorate frecării în conductă, determină tipul și puterea pompei necesare. Pompele de suprafață sunt potrivite pentru înălțimi < 10 m. Pentru cerințe mai mari, devine necesară o pompă submersibilă.

Debitul (L/min) este limitat de capacitatea sursei. De exemplu, dacă un puț are o rată sustenabilă de reîncărcare de 5 GPM (galoane pe minut), iar dumneavoastră depășiți această rată, risipa de energie este inevitabilă; dacă, însă, operați sub această rată, veți genera o scădere a nivelului apei în puț.

Insolația solară (kWh/m²/zi) este factorul principal care determină dimensiunea panoului fotovoltaic. De exemplu, dacă în Arizona insolația este de 6,0 kWh/m²/zi, aceasta va avea nevoie de o dimensiune mai mică a panoului fotovoltaic decât Germania, unde insolația este de 3,0 kWh/m²/zi, caz în care va fi necesară supra-dimensionarea panoului.

Exemplul de mai sus are următoarele impacte asupra proiectării sistemului în ceea ce privește parametrii:
Nevoile zilnice de apă – determină durata de funcționare a pompei și dimensiunea rezervorului de stocare
Înălțimea dinamică totală – determină clasa de putere a pompei și tipul de pompă necesar.

Pentru ca sistemul să funcționeze corespunzător, toți cei patru parametri trebuie estimați cu exactitate. În cazul unei subestimări, sistemul va fi expus unei performanțe cronice suboptime, cum ar fi stresul indus plantelor datorită debitului insuficient de apă sau întreruperea ciclurilor de irigație ale sistemului din cauza lipsei de apă. Coordonarea capacității pompei cu dimensiunea panoului fotovoltaic și cu necesarul de baterii de rezervă (dacă există)

Este esențial ca componentele sistemului să se potrivească corect între ele. O abordare frecventă în cadrul industriei constă în dimensionarea excesivă a combinațiilor ideale cu aproximativ 30–50%. Funcționarea unei pompe de 2 HP (1,5 kW) cu aproximativ 3 kW de panouri solare este acceptabilă. Sezonicitatea activității economice se bazează pe reducerea insolației pentru a asigura suficientă energie solară necesară funcționării pompei. Bateriile suplimentare vor costa cu 20–35% mai mult, dar vor permite funcționarea sistemului și noaptea, ceea ce este important, de exemplu, pentru programele de udare a animalelor. De asemenea, bateriile pierd o parte din energie la fiecare ciclu de încărcare-descărcare. Dacă necesitatea este doar de udare în timpul zilei (de exemplu, pentru irigații), utilizarea unui sistem în curent continuu (CC) elimină nevoia unui invertor. Acest lucru va îmbunătăți eficiența sistemului cu aproximativ 15% față de un sistem în curent alternativ (CA). Și nu uitați partea cea mai importantă: asigurați-vă că pompa este compatibilă cu cerințele sistemului privind presiunea și debitul; în caz contrar, performanța practică va scădea cu 40%, dacă sistemul nu funcționează conform proiectării.

Unelte utile, cum ar fi ghidurile de selecție a pompelor solare, simplifică procesul de selecție, oferind în același timp opțiuni de pompe bazate pe condițiile locale și evitând astfel complicarea excesivă a lucrurilor sau furnizarea de echipamente prea mici pentru sarcina respectivă.

Instalare, întreținere și probleme legate de performanța practică

Obținerea unor rezultate bune pe o perioadă lungă de timp este, de fapt, o chestiune legată de modul în care se realizează instalarea și întreținerea. Ce trebuie făcut? Planificarea riguroasă a locației este esențială. Se vor analiza diverse parametri ai terenului, cum ar fi relieful, acoperirea vegetală, distribuția sezonieră a radiației solare și debitul apei. Aceasta este esențială pentru amplasarea eficientă a panourilor solare și pentru minimizarea necesității de re-poziționare a pompelor. Asigurați-vă că sistemul are o mișcare cât mai redusă, pentru a evita uzura. Investiți în carcase cu grad de protecție IP68 și în conectori etanșați împotriva umidității și radiației UV. Aceasta este deosebit de importantă în zonele izolate și în zonele cu umiditate ridicată sau cu concentrație mare de praf.

În ceea ce privește întreținerea, aceasta trebuie efectuată cel puțin o dată la trei luni. Întreținerea trebuie întotdeauna să înceapă cu spălarea panourilor. Curățarea panourilor crește capacitatea acestora de a capta energie cu 15–25%, ceea ce justifică cheltuirea de 5–10 minute necesară pentru această operațiune. De asemenea, este important să curățați filtrele de admisie, pentru a evita problemele de înfundare. În final, trebuie monitorizate scurgerile din conducte. Această verificare este esențială, deoarece scurgerile se agravează în timp, dacă sunt ignorate. Detectarea scurgerilor este necesară pentru a preveni probleme majore în viitor. Noi întreținem sistemele noastre și le-am observat funcționând corect în diverse medii, inclusiv în sistemele alimentate cu energie solară instalate în fermele din deșertul fierbinte din Rajasthan. Sistemele sunt fiabile și își mențin performanța constantă de la o anotimp la alta. Atunci când se respectă un program de întreținere, sistemele funcționează 95% din timp, inclusiv în condiții meteo extreme. Acest lucru este esențial pentru irigarea culturilor, pentru asigurarea apei potabile comunității și oferă o siguranță de funcționare indiferent de condițiile meteorologice.

Întrebări frecvente

Care sunt componentele principale ale pompelor solare de apă? Componentele principale includ panourile fotovoltaice, unitatea de comandă a pompei și motorul care pune în mișcare apa.

Ce tipuri de pompe sunt utilizate în sistemele solare de pompare a apei? Pompele sunt clasificate ca fiind submersibile sau de suprafață, unde pompele submersibile sunt folosite pentru puțuri adânci, iar pompele de suprafață pentru puțuri puțin adânci.

Care sunt caracteristicile configurațiilor pompelor solare de apă în curent continuu (DC) și în curent alternativ (AC)? Sistemele DC sunt mai eficiente decât cele AC datorită absenței invertorului, ceea ce face conexiunile directe la panourile solare mai eficiente din punct de vedere energetic.

Care sunt avantajele utilizării pompelor solare de apă în agricultură? Acestea sunt avantajoase deoarece nu este necesar să vă faceți griji legate de costurile combustibilului, întreținerea este minimă, pompele sunt mai prietenoase cu mediul decât alte variante și sunt excelente pentru zonele în care este necesară independența energetică.

Când alegeți o pompă solară pentru apă potrivită, la ce ar trebui să vă gândiți? La determinarea dimensiunii sistemului, luați în considerare cu atenție înălțimea dinamică totală, debitul, necesarul zilnic de apă și insolația solară.