Hoe werkt een zonnepompsysteem zonder stroom uit het elektriciteitsnet?

Toegang tot betrouwbare elektriciteit blijft een uitdaging op veel boerderijen, in dorpen, op bouwplaatsen en bij afgelegen watervoorzieningsprojecten. Echter, een waterpomp hoeft niet altijd verbonden te zijn met het openbare elektriciteitsnet.

Een zonnepomp systeem gebruikt energie die wordt opgewekt door zonnepanelen om een waterpomp aan te drijven. Afhankelijk van het systeemontwerp kan de pomp direct overdag werken of opgeslagen energie gebruiken wanneer zonlicht ontbreekt.

Hoe werkt een zonnewaterpomp dan eigenlijk zonder elektriciteit uit het net? In dit artikel worden de belangrijkste onderdelen, het werkingproces en cruciale factoren bij het ontwerpen van een off-grid zonnewaterpompsysteem uitgelegd.

Werkt een zonnewaterpomp echt zonder elektriciteit?

Een zonnepomp werkt niet zonder energie. In plaats daarvan werkt hij zonder stroom uit het elektriciteitsnet.

Het systeem zet zonlicht om in elektrische energie via fotovoltaïsche zonnepanelen. Deze energie wordt vervolgens beheerd door een zonnepompregelaar of omvormer en aan de waterpomp geleverd.

Met andere woorden, de energiestroom is:

Zonlicht → Zonnepanelen → Pompregelaar of Omvormer → Waterpomp → Watervoorraad- of distributiesysteem

Omdat het systeem zijn eigen elektriciteit opwekt, kan het worden gebruikt op locaties waar netstroom niet beschikbaar is, onstabiel is of duur om aan te leggen.

Belangrijkste onderdelen van een zonnepompsysteem

Een compleet zonnepompsysteem bestaat gewoonlijk uit de volgende onderdelen.

1. Zonnepanelen

Zonnepanelen vangen zonlicht op en zetten het om in gelijkstroom.

Het aantal en het vermogen van de panelen hangen af van verschillende factoren, waaronder:

• Pompvermogen
• Vereiste watervolume
• Totale pomphoogte
• Lokale zonnestraling
• Dagelijks bedrijfsuren
• Seizoengebonden weersomstandigheden

De zonnepanelen moeten onder normale zonlichtomstandigheden voldoende spanning en vermogen leveren om de pomp te starten en te laten draaien.

2. Zonpompregelaar

De regelaar is een van de belangrijkste onderdelen van een zonpompsysteem.

Hij regelt de elektriciteit die door de zonnepanelen wordt opgewekt en levert stabiel vermogen aan de pomp. Veel moderne zonpompregelaars gebruiken Maximum Power Point Tracking, algemeen bekend als MPPT, om het energiegebruik te verbeteren bij veranderend zonlicht.

Een zonpompregelaar kan ook bescherming bieden tegen:

• Droogdraaien
• Overspanning
• Onderspanning
• Overstroming
• Motoroverbelasting
• Omgekeerde polariteit
• Overloop van watertank

Deze beveiligingsfuncties helpen de betrouwbaarheid van het systeem te verbeteren en de levensduur van de pomp te verlengen.

3. DC- of AC-waterpomp

Zonpompsystemen kunnen zowel DC- als AC-pompen gebruiken.

Een DC-zonpomp kan meestal direct van stroom worden voorzien door een compatibele zonregelaar. Deze wordt vaak gebruikt in kleine en middelgrote systemen vanwege de eenvoudige opbouw en efficiënte energieomzetting.

Een AC-waterpomp vereist een zonpompomvormer. De omvormer zet de gelijkstroom die door de panelen wordt opgewekt om naar wisselstroom die geschikt is voor de AC-motor.

De pomp kan zijn:

• Een diepe putpomp duikpomp
• Een oppervlakte-centrifugaalpomp
• Een zonirrigatiepomp
• Een afvalwater- of drainagesysteempomp
• Een drukverhogingspomp

Het juiste pomptype hangt af van de waterbron en de toepassing.

4. Waterpeilsensoren

Waterpeilsensoren kunnen in de put en de opslagtank worden geïnstalleerd.

Een laag-water-sensor beschermt de pomp wanneer het waterpeil in de put te laag wordt. Een tankpeilsensor stopt de pomp wanneer de opslagtank vol is.

Automatische besturing vermindert onnodige werking en helpt pompschade te voorkomen.

5. Opslagtank voor water

Een opslagtank voor water is vaak praktischer dan een accubank.

Tijdens zonnige uren pompt het systeem water naar de tank. Het opgeslagen water kan daarna ’s avonds, ’s nachts of tijdens bewolkte perioden worden gebruikt.

Deze aanpak slaat energie op in de vorm van water in plaats van elektriciteit. Dit verlaagt meestal de systeemkosten en onderhoudseisen.

6. Optioneel batteriesysteem

Accu's kunnen worden toegevoegd wanneer water buiten de daglichturen moet worden gepompt.

Accu's verhogen echter de initiële investering en vereisen extra beheer. De accucapaciteit, laadprestaties, bedrijfstemperatuur en levensduur moeten allemaal in overweging worden genomen.

Voor veel landbouw- en huishoudelijke watertoevoerprojecten is het pompen van water naar een verhoogde opslagtank overdag een kosteneffectievere oplossing.

Hoe werkt het systeem overdag?

Zodra zonlicht de zonnepanelen bereikt, beginnen de panelen elektriciteit te produceren.

De regelaar controleert of de beschikbare spanning en vermogen voldoende zijn om de pomp te starten. Zodra aan de startvoorwaarden is voldaan, begint de pomp te functioneren.

Bij sterke zonneschijn kan de pomp dichter bij zijn nominaal vermogen draaien. Wanneer de zonnestraling afneemt, past de regelaar de bedrijfsfrequentie of motortoerental aan op basis van het beschikbare vermogen.

Daardoor kan de watervloeiing gedurende de dag variëren.

De pomp produceert doorgaans minder water in de vroege ochtend en late namiddag, terwijl de hoogste opbrengst meestal rond het middaguur wordt bereikt.

Wat gebeurt er op bewolkte dagen?

Zonnepompen kunnen nog steeds functioneren onder licht bewolkte omstandigheden, maar hun prestaties hangen af van de intensiteit van het beschikbare zonlicht.

Lichte bewolking kan de pompsnelheid en debiet slechts enigszins verminderen. Zware bewolking kan het zonnevermogen onder de minimale startvereiste brengen, waardoor de regelaar de pomp tijdelijk stopt.

Zodra er weer voldoende zonlicht beschikbaar is, kan het systeem zich automatisch opnieuw opstarten.

Daarom moeten zonnepompinstallaties worden ontworpen op basis van de dagelijkse watervraag, en niet alleen op basis van het maximale debiet van de pomp.

Een correct dimensioneerde watertank kan ook een reserve voorzien voor bewolkte perioden.

Hoe werkt een zonnepomp ’s nachts?

Een directe zonnepompinstallatie stopt normaal gesproken na zonsondergang, omdat de panelen dan geen elektriciteit meer opwekken.

Er zijn drie veelgebruikte oplossingen voor watervoorziening ’s nachts:

• Bewaar water in een tank tijdens de daguren.
• Voeg batterijen toe om 's nachts elektriciteit te leveren.
• Gebruik een hybride controller die stroom kan ontvangen van zonnepanelen, het elektriciteitsnet of een generator.

Voor de meeste irrigatie- en veevoederingsapplicaties is overdag pompen in combinatie met wateropslag de voorkeursoplossing.

Voor applicaties die continu pompen vereisen, kan een hybride of batterijondersteund systeem noodzakelijk zijn.

Hoe wordt het juiste zonpompsysteem geselecteerd?

Het kiezen van een zonpomp is niet alleen gebaseerd op motorvermogen.

De volgende informatie moet worden bevestigd voordat het systeem wordt geselecteerd:

Waterbron

Het water kan afkomstig zijn uit een boorgat, put, rivier, vijver, reservoir of opslagtank. De waterbron bepaalt of een dompelpomp of oppervlaktepomp geschikter is.

Totale dynamische opvoerhoogte

Totale dynamische kop omvat:

• Verticale hefhoogte
• Vereiste uitlaatdruk
• Wrijvingsverlies in de buis
• Wijzigingen in het waterniveau
• Afstand tussen de pomp en het afvoerpunt

Het negeren van buisverliezen kan leiden tot onvoldoende debiet na installatie.

Dagelijkse waterbehoefte

Het systeem moet worden ontworpen op basis van het totale volume water dat per dag nodig is.

Een irrigatieproject vereist bijvoorbeeld een hoog debiet gedurende meerdere uren, terwijl een veevoorzieningssysteem een kleiner, maar consistent dagelijks aanbod vereist.

Lokale zoncondities

Het aantal effectieve zonuren varieert per land, seizoen en installatielocatie.

Een systeem dat is ontworpen voor een regio met sterke zonneschijn gedurende het hele jaar, levert mogelijk niet dezelfde opbrengst in een gebied met lange bewolkte seizoenen.

Boringopbrengst

De pompdebiet mag de duurzame watervoorziening van de put niet overschrijden.

Het selecteren van een te grote pomp kan leiden tot een snelle daling van het waterpeil en frequente droogloopbeveiliging.

Kunnen bestaande waterpompen worden gebruikt met zonnepanelen?

In sommige gevallen kan een bestaande wisselstroompomp worden aangestuurd door een zonpompomvormer.

De omvormer, zonnepanelen en pomp moeten echter goed op elkaar zijn afgestemd. De motorstartvereisten, nominale stroom, bedrijfsspanning en pompkarakteristieken moeten allemaal worden gecontroleerd.

Het direct aansluiten van zonnepanelen op een conventionele wisselstroompomp wordt niet aanbevolen.

Voor een nieuw project biedt de keuze voor een compleet zonnepompsysteem meestal betere compatibiliteit en bescherming.

Belangrijke voordelen van een off-grid zonnepompsysteem

Een goed ontworpen zonnepompsysteem kan verschillende voordelen bieden:

• Geen afhankelijkheid van het openbare elektriciteitsnet
• Verminderd dieselverbruik
• Lagere dagelijkse bedrijfskosten
• Automatische werking tijdens zonlichturen
• Geschikt voor afgelegen installaties
• Uitbreidbare zonnepaneelconfiguratie
• Minder onderhoud vergeleken met generatorsystemen
• Flexibel gebruik voor landbouw, veeteelt en huishoudelijk watertoevoer

Deze voordelen zijn echter afhankelijk van een juiste systeemafmeting en -installatie.

Conclusie

Een zonnepompinstallatie werkt zonder stroom uit het elektriciteitsnet door zonlicht om te zetten in elektrische energie en met behulp van een regelaar of omvormer de waterpomp aan te drijven.

Het systeem kan direct tijdens de daguren werken, water opslaan voor later gebruik of zonne-energie combineren met accu’s, een generator of stroom uit het net.

De sleutel tot betrouwbare werking is niet eenvoudig meer zonnepanelen installeren. De pomp, regelaar, zonnepaneelopstelling, waterbron, totale opvoerhoogte en dagelijkse watervraag moeten als één compleet systeem worden beschouwd.

AINAFLY levert zonnepompen voor diepe putten, zonnedompelpompen en afgestemde zonnepompoplossingen voor landbouwirrigatie, veedrinkwater, huishoudelijk watertoevoer en afgelegen projecten.

Neem contact op met het AINAFLY-team om een geschikte pomp- en zonnepaneelconfiguratie te ontvangen op basis van uw projectvereisten.