Sú slnečné vodné čerpadlá Demax vybavené inteligentnými riadiacimi systémami?

Solárne systémy na čerpanie vody fungujú na zásade premeny slnečného svetla na mechanickú energiu pomocou troch základných komponentov: fotovoltajickej (FV) panely, regulátora čerpadlového zariadenia a motora na čerpanie vody. Po vystavení slnečnému žiareniu panely generujú jednosmerný prúd (DC), ktorý riadi regulátor čerpadla. Používajú techniku sledovania bodu maximálneho výkonu (tzv. MPPT), aby optimalizovali tok energie a získali najlepší možný výstup z buniek bez ohľadu na intenzitu slnečného žiarenia. Čerpadlá sú navrhnuté tak, aby pracovali na jednosmernom prúde (DC), pričom regulátor optimalizuje tok energie, aby sa energia efektívne využila na čerpanie proti energetickému „zdroju“ (t. j. vode). Toto dvojité usporiadanie je ideálne pre použitie s dvoma základnými typmi čerpadiel, ktoré si podrobnejšie preberieme v nasledujúcej časti. Ponorné čerpadlá, ktoré sa umiestňujú do zvislých vrtov hlbokých viac ako osem (8) metrov, sú najvhodnejšie pre aplikácie vyžadujúce vysoký aj nízky prietok a výšku čerpania. Povrchové čerpadlá sú najvhodnejšie pre aplikácie vyžadujúce nízky aj vysoký prietok pri zavlažovaní. Tieto čerpadlá sú namontované na povrchu a čerpajú vodu z podpovrchovej vrstvy (–<7 m) potoka, jazera alebo rieky. Výber medzi povrchovým a ponorným čerpadlom závisí od špecifických hydrologických podmienok a požiadaviek na výšku čerpania na danom mieste. Povrchové čerpadlá dokážu v aplikáciách s malou hĺbkou dosiahnuť o 20–30 % vyšší prietok, zatiaľ čo ponorné čerpadlá poskytujú lepšiu spoľahlivosť tlaku v prípadoch čerpania z hlbokých vrtov.

Účinnosť premeny energie: jednosmerný (DC) vs striedavý (AC) slnečný čerpadlový systém

Jednosmerné (DC) čerpadlá sú priamo pripojené k slnečným panelom. Toto je ďalšia výhoda, pretože nie je potrebná žiadna konverzia a straty energie sú minimalizované; preto sa denná účinnosť pohybuje okolo 92 %. V prípade striedavých (AC) systémov je účinnosť nižšia, a to v rozmedzí 78 až 85 %, čo je spôsobené dodatočným krokom konverzie prostredníctvom meniča. Okrem toho majú DC ponorné čerpadlá pri čerpaní z hĺbky vyššej ako 50 m energetickú výhodu približne 15 % na kWh oproti ekvivalentnému AC ponornému čerpadlu. AC systémy majú výhodu kompatibility so sekundárnym (sieťovým) elektrickým napájaním, avšak v odľahlých lokalitách bez prístupu k elektrickej sieti sú DC čerpadlá najekonomickejšie a najspoľahlivejšie v dlhodobom horizonte.

Výhody používania slnečných čerpadlových systémov v poľnohospodárstve a v off-grid situáciách

Žiadne náklady na palivo, jednoduchá údržba a ekologická technológia.  

S týmito novými slnečnými čerpadlami už nikdy nebudete musieť kupovať palivo ani využívať elektrickú energiu zo siete. To znamená, že náklady na prevádzku môžete znížiť o 60 % až 80 % v porovnaní s tradičnými dieselovými a elektrickými čerpadlami. Vzhľadom na ich konštrukciu nemajú žiadne spaľovacie motory. Počet ich pohyblivých častí je menší ako päť a všetky elektronické komponenty sú pevnostavové. Požiadavky na údržbu sú minimálne – väčšinou stačí ročná kontrola. Slnečné panely je potrebné umývať, keď sa zašpinia, rovnako ako vstupy – napríklad filtre, ktoré sa môžu upchať. Počas prevádzky nevydávajú žiadny oxid uhličitý. V skutočnosti dokážu ročne eliminovať od dvoch do piatich ton skleníkových plynov. Nemusíte sa obávať znečistenia vody v dôsledku únikov paliva alebo kontaminácie výtokmi z generátorov. Mnohé certifikované systémy sú navrhnuté tak, aby vydržali náročné prevádzkové podmienky, ako sú extrémne teploty, prašné a vlhké prostredia. Pevná a nepretržitá prevádzka po dobu až 15 rokov nie je nezvyčajná.

Toto im umožní implementovať riešenia pre poľnohospodárstvo, ktoré dlhodobo integrujú stratégie udržateľnosti v rôznorodých poľnohospodárskych oblastiach po celom svete.

Energetická nezávislosť pre odľahlé farmy, dediny a projekty zavlažovania

Slnečné vodné čerpadlá poskytujú jednotlivcom mimo elektrickej siete úplnú nezávislosť systémov. Vďaka nim môžu odľahlí poľnohospodári zavlažovať svoje polia aj počas suchých období. Empirické dôkazy tento postup do istej miery potvrdili. Správy uvádzajú, že počas suchých období sa výnosy úrody môžu zvýšiť o 15 až 30 percent v dôsledku použitia tejto zavlažovacej metódy. Okrem toho pre odľahlé vidiecke komunity zabezpečuje nepretržitý prístup k pitnej vode a možnosť udržiavať hospodárske zvieratá úľavu od tlaku spojeného s nepravidelnými dodávkami paliva pre dopravu, ako aj s výpadkami elektrickej energie. Nesmieme zabudnúť ani na to, že v suchých poľnohospodárskych oblastiach sa slnečné panelové systémy dajú prispôsobiť veľkosti poľnohospodárskeho podniku bez nutnosti rozsiahlych, nákladných a časovo náročných systémov zavlažovania, ktoré vyžadujú zásah do terénu. Na rozdiel od zavlažovacích systémov poháňaných palivom slnečné systémy neprestávajú fungovať počas búrok a výpadkov paliva, čo ich robí spoľahlivými systémami v komunitách, ktoré trpeli dlhými suchými obdobiami a desaťročia bojovali za spoľahlivý prístup k vode.

Výber vhodnej veľkosti a typu slnečného čerpadla na úpravu vody pre vaše potreby

Denné množstvo vody, celková výška čerpania, prietoková rýchlosť a slnečné žiarenie

Rozmerovanie systému je založené na nasledujúcich štyroch navzájom závislých faktoroch:

Dená potreba vody (litrov/deň) ovplyvňuje, ako dlho musí systém pracovať a aká veľká musí byť nádrž na uskladnenie vody. Napríklad 1 hektár pestovania zeleniny zvyčajne vyžaduje 50 000–70 000 l/deň.

Celková dynamická výška čerpania, ktorá zahŕňa vertikálny zdvih aj trecie straty spôsobené potrubím, určuje typ a výkon požadovaného čerpadla. Povrchové čerpadlá sú vhodné pre výšku čerpania < 10 m. Pri väčších požiadavkách sa stáva nutnosťou ponorné čerpadlo.

Prietoková rýchlosť (l/min) je obmedzená kapacitou zdroja. Napríklad ak studňa má udržateľnú rýchlosť dopĺňania 5 GPM (galónov za minútu), a vy presiahnete túto rýchlosť, plýtvate energiou; ak ju naopak nedosiahnete, vznikne pokles hladiny vody v studni.

Slnečné výživové zaťaženie (kWh/m²/deň) je hlavným rozhodujúcim faktorom pre veľkosť fotovoltického poľa. Napríklad ak má Arizona 6,0 kWh/m²/deň, potrebuje menšiu veľkosť fotovoltického poľa ako Nemecko, ktoré má 3,0 kWh/m²/deň, kde musí byť pole prebytočne veľké.

Príklad dopadu týchto parametrov na návrh systému je nasledovný:
Denné potreby vody – určujú dobu prevádzky čerpadla a veľkosť zásobníka
Celková dynamická výška – určuje výkonovú triedu čerpadla a typ potrebného čerpadla.

Aby mohol systém fungovať primerane, je potrebné všetkých štyroch parametrov odhadnúť s dostatočnou presnosťou. Ak sa ich hodnoty podcenzia, systém bude trpieť chronickým podpriemerným výkonom, napríklad spôsobeným stresom rastlín kvôli nedostatočnému prítoku vody alebo neukončením zavlažovacích cyklov systému kvôli nedostatku vody. Koordinácia výkonu čerpadla s veľkosťou panelového poľa a požiadavkami na batériovú zálohu (ak je taká potrebná)

Je nevyhnutné, aby sa komponenty systému správne vzájomne dopĺňali. Bežným prístupom v odvetví je zväčšiť ideálne kombinácie približne o 30–50 %. Prevádzka čerpadla s výkonom 2 HP (1,5 kW) s približne 3 kW slnečných panelov je v poriadku. Špecifika obchodnej sezónnosti spočívajú v znížení intenzity slnečného žiarenia, aby sa poskytlo dostatok slnečnej energie na prevádzku čerpadla. Dodatočné batérie zvýšia náklady o 20–35 %, avšak umožnia systému fungovať aj v noci, čo je dôležité napríklad pri plánovaní zavlažovania pre zvieratá. Okrem toho batérie stratia pri každom cykle nabíjania a vybíjania určité množstvo energie. Ak je jedinou požiadavkou zavlažovanie počas dňa (napríklad pri zavlažovacej technike), použitie DC systému eliminuje potrebu striedavého meniča. Tým sa účinnosť systému zvýši približne o 15 % oproti AC systému. A nezabudnite na najdôležitejšiu časť: uistite sa, že čerpadlo je kompatibilné s požadovaným tlakom a prietokovou rýchlosťou systému, inak sa praktický výkon zníži o 40 %, ak systém nebude fungovať podľa návrhu.

Užitočné nástroje, ako sú sprievodcovia pre výber slnečných čerpadiel, zjednodušujú výberový proces a zároveň poskytujú možnosti čerpadiel založené na miestnych podmienkach, pričom sa vyhýbajú nadmernému komplikovaniu vecí alebo poskytovaniu vybavenia, ktoré je pre danú úlohu príliš malé.

Inštalácia, údržba a praktické problémy s výkonom

Dosiahnutie dobrých výsledkov po dlhú dobu je v skutočnosti otázkou toho, ako sa vykonáva inštalácia a údržba. Čo je potrebné urobiť? Dôkladné plánovanie umiestnenia je kritické. Preskúmajte rôzne parametre pozemku, ako je terén, pokrytie vegetáciou, sezónne rozloženie slnečného žiarenia a tok vody. Toto je kritické pre účinné umiestnenie slnečných panelov a minimalizáciu potreby opätovného umiestnenia čerpadiel. Zabezpečte minimálny pohyb v systéme, aby sa predišlo opotrebovaniu. Investujte do krytov s ochranou IP68 a konektorov uzavretých proti vlhkosti a UV žiareniu. To je obzvlášť dôležité v odľahlých oblastiach a v oblastiach s vysokou vlhkosťou alebo vysokým obsahom prachu.

Čo sa týka údržby, mala by sa vykonávať najmenej raz za tri mesiace. Údržbu by ste vždy mali začať umytím panelov. Čistenie panelov zvyšuje ich schopnosť zachytávať energiu o 15 až 25 %, čo z neho robí veľmi efektívnu investíciu času – stačí 5 až 10 minút. Dôležité je tiež čistiť sacie filtre, aby sa predišlo ich upchatiu. Nakoniec je potrebné kontrolovať potrubie na prítomnosť netesností. Toto je dôležité, pretože ak sa netesnosti ignorujú, postupne sa zhoršujú. Pravidelná kontrola netesností je nevyhnutná, aby sa v budúcnosti predišlo vážnym problémom. Naše systémy udržiavame a pozorovali sme ich spoľahlivý chod v rôznych prostrediach, vrátane solárnych systémov umiestnených na horúcich pouštných farmách v Rádžastáne. Systémy sú spoľahlivé a ich výkon sa od jednej sezóny k druhej nemení. Ak sa dodržiava plán údržby, systémy sú v prevádzke 95 % času, vrátane extrémnych počasnostných podmienok. To je rozhodujúce pre zavlažovanie plodín, zásobovanie komunity čistou vodou a zabezpečuje spoľahlivosť bez ohľadu na počasie.

Často kladené otázky

Aké sú hlavné komponenty slnečných čerpadiel na vodu? Hlavné komponenty zahŕňajú fotovoltické panely, riadiacu jednotku pre čerpadlo a motor, ktorý pohybuje vodou.

Ktoré čerpadlá sa používajú v systémoch slnečného čerpania vody? Čerpadlá sa klasifikujú ako ponorné alebo povrchové, pričom ponorné čerpadlá sa používajú pre hlboké studne a povrchové čerpadlá pre plytké studne.

Aké sú charakteristiky konfigurácií slnečných čerpadiel na vodu s jednosmerným (DC) a striedavým (AC) prúdom? Systémy DC sú účinnejšie ako systémy AC v dôsledku chýbajúceho meniča, čo umožňuje priame pripojenie k slnečným panelom a zvyšuje energetickú účinnosť.

Aké výhody ponúkajú slnečné čerpadlá na vodu v poľnohospodárstve? Sú výhodné, pretože nie je potrebné obávať sa nákladov na palivo, údržba je minimálna, čerpadlá sú ekologickejšie ako iné možnosti a sú vynikajúce pre oblasti, kde je potrebná energetická nezávislosť.

Aký solárny čerpadlový systém je vhodný? Pri určovaní veľkosti systému dôkladne zvážte celkovú dynamickú výšku, prietokovú rýchlosť, dennú potrebu vody a slnečné žiarenie.