Cum funcționează un sistem de pompare solar fără electricitate din rețea?

Accesul la o sursă fiabilă de electricitate rămâne o provocare în multe ferme, sate, șantiere de construcții și proiecte de aprovizionare cu apă în zone izolate. Totuși, o pompa de apă nu trebuie întotdeauna să fie conectată la rețeaua publică de energie electrică.

A pompa solară sistem folosește energia generată de panourile solare pentru a pune în funcțiune o pompă de apă. În funcție de concepția sistemului, pompa poate funcționa direct în orele de zi sau poate utiliza energie stocată atunci când lumina solară nu este disponibilă.

Deci, cum funcționează o pompă de apă solară fără electricitate din rețea? Acest articol explică componentele principale, procesul de funcționare și factorii importanți implicați în proiectarea unui sistem de pompare solară off-grid.

Funcționează cu adevărat o pompă solară fără electricitate?

O pompă solară nu funcționează fără energie. În schimb, funcționează fără electricitate din rețea.

Sistemul transformă lumina solară în energie electrică prin panouri solare fotovoltaice. Această energie este apoi gestionată de un controler sau un invertor pentru pompă solară și furnizată pompei de apă.

Cu alte cuvinte, fluxul de energie este:

Lumina solară → Panouri solare → Controler sau invertor pentru pompă → Pompa de apă → Sistem de stocare sau distribuție a apei

Deoarece sistemul produce propria sa electricitate, poate funcționa în locații unde alimentarea din rețea este indisponibilă, instabilă sau costisitoare de instalat.

Componentele principale ale unui sistem de pompare solară

Un sistem complet de pompare solară include, în mod normal, următoarele componente.

1. Panouri solare

Panourile solare captează lumina solară și o transformă în curent continuu.

Numărul și puterea panourilor depind de mai mulți factori, printre care:

• Puterea pompei
• Debitul de apă necesar
• Înălțimea totală de pompare
• Radiația solară locală
• Ore de funcționare zilnice
• Condițiile meteorologice sezoniere

Panourile solare trebuie să furnizeze tensiunea și puterea necesare pentru pornirea și funcționarea pompei în condiții normale de lumină solară.

2. Controler pentru pompă solară

Controlerul este una dintre cele mai importante componente ale unui sistem de pompare solară.

Acesta reglează electricitatea produsă de panourile solare și furnizează o putere stabilă pompei. Mulți controleri moderni pentru pompe solare folosesc tehnologia de urmărire a punctului de putere maximă (MPPT) pentru a îmbunătăți utilizarea energiei în cazul variațiilor intensității luminii solare.

Un controler pentru pompă solară poate oferi, de asemenea, protecție împotriva:

• Funcționării în gol
• Supraîncărcare
• Subtensiune
• Supracurentă
• Supraîncărcare motor
• Polaritate inversă
• Depăşirea nivelului de apă în rezervor

Aceste funcții de protecție contribuie la îmbunătățirea fiabilității sistemului și la prelungirea duratei de funcționare a pompei.

3. Pompa de apă CC sau CA

Sistemele solare de pompare pot utiliza fie pompe CC, fie pompe CA.

O pompă solară CC poate primi, de obicei, energie direct dintr-un controler solar compatibil. Este utilizată frecvent în sisteme mici și mijlocii datorită structurii sale simple și a conversiei eficiente a energiei.

O pompă de apă CA necesită un invertor pentru pompe solare. Acesta transformă curentul continuu generat de panourile solare în curent alternativ adecvat motorului CA.

Pompa poate fi:

• O pompă pentru puț profund pumpă submersibilă
• O pompă centrifugă de suprafață
• O pompă solară de irigații
• O pompă de canalizare sau de scurgere
• O pompă de presiune

Tipul corect de pompă depinde de sursa de apă și de aplicație.

4. Senzori de nivel al apei

Senzorii de nivel al apei pot fi instalați în puț și în rezervorul de stocare.

Un senzor de nivel scăzut protejează pompa atunci când nivelul apei din puț devine prea scăzut. Un senzor de nivel din rezervor oprește pompa atunci când rezervorul de stocare este plin.

Comanda automată reduce funcționarea inutilă și ajută la prevenirea deteriorării pompei.

5. Rezervor de stocare a apei

Un rezervor de stocare a apei este adesea mai practic decât o bancă de baterii.

În orele cu soare, pompa transferă apă în rezervor. Apa stocată poate fi apoi folosită seara, noaptea sau în perioadele noroase.

Această abordare stochează energia sub formă de apă, nu de electricitate. De obicei, reduce costul sistemului și necesarul de întreținere.

6. Sistem opțional de baterii

Bateriile pot fi adăugate atunci când apa trebuie pompată în afara orelor de lumină naturală.

Totuși, bateriile măresc investiția inițială și necesită o gestionare suplimentară. Trebuie luate în considerare capacitatea bateriilor, performanța de încărcare, temperatura de funcționare și durata de viață.

Pentru multe proiecte agricole și domestice de apă, pomparea apei într-un rezervor de stocare ridicat în timpul zilei reprezintă o soluție mai economică.

Cum funcționează sistemul în timpul zilei?

Când lumina solară ajunge pe panourile fotovoltaice, acestea încep să producă electricitate.

Controlerul verifică dacă tensiunea și puterea disponibile sunt suficiente pentru a porni pompa. Odată ce sunt îndeplinite condițiile de pornire, pompa începe să funcționeze.

În prezența unei lumini solare puternice, pompa poate funcționa aproape de performanța ei nominală. Când radiația solară scade, regulatorul ajustează frecvența de funcționare sau viteza motorului în funcție de puterea disponibilă.

Ca urmare, debitul de apă se poate modifica pe parcursul zilei.

Pompa produce, de obicei, mai puțină apă dimineața devreme și târziu după-amiază, în timp ce debitul maxim este, în general, atins în jurul orei 12.

Ce se întâmplă în zilele noroase?

Pompele solare pot funcționa și în anumite condiții de acoperire parțială cu nori, dar performanța lor depinde de intensitatea luminii solare disponibile.

O acoperire ușoară cu nori poate reduce doar viteza pompei și debitul. Norii densi pot reduce puterea solară sub cerința minimă de pornire, determinând regulatorul să oprească temporar pompa.

Când lumina solară suficientă revine, sistemul se poate reporni automat.

De aceea, sistemele de pompare solară trebuie proiectate în funcție de cerința zilnică de apă, nu doar în funcție de debitul maxim al pompei.

Un rezervor de apă de dimensiune corespunzătoare poate furniza, de asemenea, un stoc de rezervă pentru perioadele înnorate.

Cum funcționează o pompă solară noaptea?

Un sistem direct de pompare solară se oprește, în mod normal, după apusul soarelui, deoarece panourile nu mai produc electricitate.

Există trei soluții frecvente pentru a asigura alimentarea cu apă noaptea:

• Stocați apa într-un rezervor în orele de zi.
• Adăugați baterii pentru a furniza electricitate noaptea.
• Utilizați un controller hibrid care poate primi energie de la panourile solare, de la rețea sau de la un generator.

Pentru majoritatea aplicațiilor de irigație și de adăpostire a animalelor, pomparea în timpul zilei combinată cu stocarea apei este varianta preferată.

Pentru aplicațiile care necesită pompare continuă, poate fi necesar un sistem hibrid sau unul susținut de baterii.

Cum se selectează sistemul corect de pompare solară?

Alegerea unei pompe solare nu se bazează doar pe puterea motorului.

Informațiile următoare trebuie confirmate înainte de selectarea sistemului:

Sursă de apă

Apa poate proveni dintr-o sondă, o fântână, un râu, un lac, un rezervor sau un bazin de stocare. Sursa de apă determină dacă este mai potrivită o pompă submersibilă sau una de suprafață.

Înălțimea dinamică totală

Înălțimea dinamică totală include:

• Înălțimea de ridicare verticală
• Presiunea de ieșire necesară
• Pierderea de presiune prin frecare în conductă
• Variațiile nivelului apei
• Distanța dintre pompă și punctul de evacuare

Ignorarea pierderilor din conducte poate duce la un debit insuficient după instalare.

Cererea zilnică de apă

Sistemul trebuie proiectat în funcție de volumul total de apă necesar pe zi.

De exemplu, un proiect de irigație poate necesita un debit ridicat timp de câteva ore, în timp ce un sistem de alimentare cu apă pentru animale poate necesita un debit mai mic, dar constant pe parcursul zilei.

Condițiile locale de radiație solară

Numărul de ore eficiente de lumină solară variază în funcție de țară, anotimp și locul de instalare.

Un sistem proiectat pentru o regiune cu o radiație solară puternică pe tot parcursul anului poate nu furniza aceeași producție într-o zonă cu perioade lungi de vreme noroasă.

Debitul sondei

Debitul pompei nu trebuie să depășească producția sustenabilă de apă a puțului.

Selectarea unei pompe prea mari poate determina o scădere rapidă a nivelului apei și declanșarea frecventă a protecției împotriva funcționării în gol.

Pot fi folosite pompele de apă existente cu panourile solare?

În unele cazuri, o pompă CA existentă poate fi pusă în funcțiune cu un invertor pentru pompe solare.

Totuși, invertorul, panourile solare și pompa trebuie să fie corect potrivite. Trebuie verificate cerințele de pornire ale motorului, curentul nominal, tensiunea de funcționare și performanța pompei.

Conectarea directă a panourilor solare la o pompă CA obișnuită nu este recomandată.

Pentru un proiect nou, selectarea unui sistem complet de pompare solară oferă, de obicei, o compatibilitate și o protecție mai bune.

Beneficiile cheie ale unui sistem de pompare solară off-grid

Un sistem de pompare solară proiectat corespunzător poate oferi mai multe beneficii:

• Nicio dependență față de rețeaua publică de electricitate
• Reducerea consumului de combustibil diesel
• Costuri zilnice reduse de funcționare
• Funcționare automată în orele de lumină solară
• Potrivit pentru instalații la distanță
• Configurație extensibilă de panouri solare
• Întreținere redusă comparativ cu sistemele cu generator
• Utilizare flexibilă pentru agricultură, creșterea animalelor și alimentarea cu apă domestică

Totuși, aceste beneficii depind de dimensionarea corectă și instalarea adecvată a sistemului.

Concluzie

Un sistem de pompare solară funcționează fără electricitate din rețea, transformând lumina solară în energie electrică și folosind un controler sau un invertor pentru a alimenta pompa de apă.

Sistemul poate funcționa direct în orele de zi, poate stoca apa pentru utilizare ulterioară sau poate combina energia solară cu baterii, un generator sau puterea din rețea.

Cheia funcționării fiabile nu constă pur și simplu în instalarea unui număr mai mare de panouri solare. Pompa, controlerul, panourile solare, sursa de apă, înălțimea totală de ridicare și cerința zilnică de apă trebuie luate în considerare ca un sistem complet.

AINAFLY oferă pompe solare pentru puțuri adânci, pompe submersibile solare și soluții personalizate de pompare solară pentru irigații agricole, udarea animalelor, alimentarea cu apă domestică și proiecte la distanță.

Contactați echipa AINAFLY pentru a primi o configurație potrivită de pompă și panou solar, în funcție de cerințele proiectului dumneavoastră.