Hvordan fungerer et solpumpe-system uden strøm fra elnettet?

Adgang til pålidelig elektricitet forbliver en udfordring på mange gårde, i landsbyer, på byggepladser og ved fjernforsyningsprojekter for vand. Imidlertid behøver en vandpumpe ikke altid at være tilsluttet det offentlige elnet.

A solpumpe system bruger energi fra solpaneler til at drive en vandpumpe. Afhængigt af systemets design kan pumpen enten fungere direkte om dagen eller bruge lagret energi, når sollyset er utilgængeligt.

Hvordan fungerer en solpumpe så uden strøm fra elnettet? I denne artikel forklares de vigtigste komponenter, driftsprocessen og de afgørende faktorer ved udformningen af et solpumpe-system uden tilslutning til elnettet.

Funktionerer en solpumpe virkelig uden elektricitet?

En solpumpe virker ikke uden energi. I stedet virker den uden el fra elnettet.

Systemet omdanner sollys til elektrisk energi via fotovoltaiske solpaneler. Denne energi styres derefter af en solpumpekontroller eller inverter og leveres til vandpumpen.

Med andre ord er energifloden:

Sollys → Solpaneler → Pumpekontroller eller inverter → Vandpumpe → Vandopbevaring eller fordelingsystem

Da systemet producerer sin egen elektricitet, kan det fungere på steder, hvor elnettet ikke er tilgængeligt, ustabilt eller dyr at installere.

Hovedkomponenter i et solpumpesystem

Et komplet solpumpesystem inkluderer normalt følgende komponenter.

1. Solceller

Solpaneler fanger sollys og omdanner det til jævnstrøm.

Antallet og effekten af panelerne afhænger af flere faktorer, herunder:

• Pumpekraft
• Krævet vandstrøm
• Samlet pumpehøjde
• Lokal solstråling
• Daglig driftstid
• Sæsonbetingede vejrforhold

Solcellepanelerne skal levere tilstrækkelig spænding og effekt til at starte og drive pumpen under normale sollysforhold.

2. Solpumpecontroller

Controlleren er en af de mest væsentlige komponenter i et solpumpesystem.

Den regulerer den elektricitet, som solcellerne producerer, og leverer stabil strøm til pumpen. Mange moderne solpumpecontrollere anvender Maximum Power Point Tracking (MPPT), for at forbedre energiudnyttelsen, når sollyset ændrer sig.

En solpumpecontroller kan også give beskyttelse mod:

• Tørløb
• Overspænding
• Underspænding
• Overstrøm
• Motoroverbelastning
• Omvendt polaritet
• Vandtankoverløb

Disse beskyttelsesfunktioner hjælper med at forbedre systemets pålidelighed og forlænge pumpeens levetid.

3. DC- eller AC-vandpumpe

Solpumpesystemer kan bruge enten DC-pumper eller AC-pumper.

En DC-solpumpe kan normalt modtage strøm direkte fra en kompatibel solstyring. Den bruges ofte i små og mellemstore systemer på grund af sin simple konstruktion og effektiv energiomdannelse.

En AC-vandpumpe kræver en solpumpeinverter. Inverteren omdanner den jævnstrømskraft, der genereres af panelerne, til vekselstrøm, der er egnet til AC-motoren.

Pumpen kan være:

• En dykboring dykkerpumpe
• En overflade-centrifugalpumpe
• En solirrigationspumpe
• En spildevands- eller afløbspumpe
• En forstærkningsspumpe

Den rigtige pumptype afhænger af vandkilden og anvendelsen.

4. Vandstandssensorer

Vandstandssensorer kan monteres i brønden og lagertanken.

En lav-vandsensor beskytter pumpen, når vandstanden i brønden bliver for lav. En tankniveausensor stopper pumpen, når lagertanken er fyldt.

Automatisk styring reducerer unødigt drift og hjælper med at forhindre skade på pumpen.

5. Vandlagertank

En vandlagertank er ofte mere praktisk end en batteribank.

I solrige timer pumper pumpen vand ind i tanken. Det opbevarede vand kan derefter bruges om aftenen, om natten eller under skyede perioder.

Denne fremgangsmåde lagrer energi i form af vand i stedet for elektricitet. Den reducerer normalt systemets omkostninger og vedligeholdelseskrav.

6. Valgfrit batterisystem

Batterier kan tilføjes, når vand skal pumpes uden for dagslysperioden.

Batterier øger dog den oprindelige investering og kræver ekstra vedligeholdelse. Batterikapacitet, opladningsydelse, driftstemperatur og levetid skal alle tages i betragtning.

For mange landbrugs- og husstandsvandsprojekter er det en mere økonomisk løsning at pumpe vand op i en højtplaceret lagertank om dagen.

Hvordan fungerer systemet om dagen?

Når sollyset rammer solpanelerne, begynder panelerne at producere elektricitet.

Styringen kontrollerer, om den tilgængelige spænding og effekt er tilstrækkelig til at starte pumpen. Når startbetingelserne er opfyldt, starter pumpen.

Under stærkt sollys kan pumpen køre tættere på sin nominelle ydelse. Når solstrålingen falder, justerer styringen driftsfrekvensen eller motorens hastighed i henhold til den tilgængelige effekt.

Som følge heraf kan vandstrømmen ændre sig gennem hele dagen.

Pumpen producerer typisk mindre vand om morgenen og sent på eftermiddagen, mens den højeste ydelse generelt opnås omkring middagstid.

Hvad sker der på skyede dage?

Solpumper kan stadig fungere under visse skyede forhold, men deres ydelse afhænger af intensiteten af det tilgængelige sollys.

Let skydække kan kun reducere pumpehastigheden og strømningshastigheden. Tunge skyer kan reducere solenergien under det minimale startkrav, hvilket får styreenheden til at standse pumpen midlertidigt.

Når der igen er tilstrækkeligt sollys, kan systemet genstarte automatisk.

Derfor bør solpumpesystemer dimensioneres ud fra den daglige vandforbrugskrav i stedet for udelukkende pumpens maksimale strømningshastighed.

En korrekt dimensioneret vandtank kan også sikre en reserve til skyede perioder.

Hvordan fungerer en solpumpe om natten?

Et direkte solpumpesystem stopper normalt med at fungere efter solnedgang, da panelerne ikke længere producerer elektricitet.

Der findes tre almindelige løsninger til vandforsyning om natten:

• Opbevar store mængder vand i en tank i løbet af dagslyset.
• Tilføj batterier for at levere strøm om natten.
• Brug en hybridstyring, der kan modtage strøm fra solcellepaneler, elnettet eller en generator.

For de fleste bevandings- og husdyrdrænkningsanvendelser er daglig pumpeaktivitet kombineret med vandopbevaring den foretrukne løsning.

For anvendelser, der kræver kontinuerlig pumpeaktivitet, kan et hybrid- eller batteristøttet system være nødvendigt.

Hvordan vælges det rigtige solpumpesystem?

Valg af en solpumpe bygger ikke udelukkende på motoreffekten.

Følgende oplysninger bør bekræftes før systemvalg:

Vandkilde

Vandet kan komme fra en boring, en brønd, en flod, en sø, en reservoir eller en opbevaringstank. Vandkilden afgør, om en nedsænket eller en overfladepumpe er mere velegnet.

Total dynamisk højde

Den samlede dynamiske højde omfatter:

• Lodret løftehøjde
• Krævet udløbspres
• Friktions tab i røret
• Ændringer i vandstand
• Afstand mellem pumpe og afladningspunkt

At ignorere rørtab kan resultere i utilstrækkelig strømning efter installation.

Daglig vandforbrug

Systemet skal dimensioneres ud fra den samlede mængde vand, der kræves pr. dag.

For eksempel kan et bevandingprojekt kræve en høj strømningshastighed i flere timer, mens et dyrerensystem kan kræve en mindre, men mere konstant daglig forsyning.

Lokale solforhold

Antallet af effektive soltimer varierer alt efter land, årstid og installationssted.

Et system, der er designet til en region med stærk solskin året rundt, kan muligvis ikke levere samme ydelse i et område med lange skyede sæsoner.

Borhulsudbytte

Pumpens flow bør ikke overstige brøndens bæredygtige vandproduktion.

Valg af en for stor pump kan føre til hurtig faldende vandstand og hyppig tørdriftsbeskyttelse.

Kan eksisterende vandpumper bruges sammen med solpaneler?

I nogle tilfælde kan en eksisterende AC-pumpe drives af en solpumpeinverter.

Inverteren, solpanelerne og pumpen skal dog være korrekt matchet. Der skal kontrolleres motorens startkrav, mærkestrøm, driftsspænding og pumpeydelse.

Det anbefales ikke at tilslutte solpaneler direkte til en konventionel AC-pumpe.

Ved et nyt projekt giver valg af et komplet solpumpesystem normalt bedre kompatibilitet og beskyttelse.

Nøglefordele ved et solpumpesystem uden for elnettet

Et korrekt dimensioneret solpumpesystem kan give flere fordele:

• Ingen afhængighed af det offentlige elnet
• Reduceret forbrug af dieselolie
• Lavere daglige driftsomkostninger
• Automatisk drift i sollystiden
• Passer til installationer på fjerne steder
• Udvidelig konfiguration af solcellepaneler
• Reduceret vedligeholdelse sammenlignet med generatorbaserede systemer
• Fleksibel brug til landbrug, husdyrhold og privat vandforsyning

Disse fordele afhænger dog af korrekt systemdimensionering og installation.

Konklusion

Et solpumpesystem fungerer uden el fra elnettet ved at omdanne sollys til elektrisk energi og bruge en controller eller inverter til at drive vandpumpen.

Systemet kan køre direkte i dagslysperioden, lagre vand til senere brug eller kombinere solenergi med batterier, en generator eller el fra elnettet.

Nøglen til pålidelig drift er ikke blot at installere flere solpaneler. Pumpen, controlleren, solcellerækken, vandkilden, den samlede trykhøjde og den daglige vandforbrug skal betragtes som ét komplet system.

AINAFLY leverer sol-dybepumper, sol-undergrundspumper og skræddersyede solpumpeløsninger til landbrugsbevanding, husdyrvandforsyning, privat vandforsyning og fjerne projekter.

Kontakt AINAFLY-teamet for at få en passende pumpe- og solpanelkonfiguration baseret på dine projektkrav.