Насос на солнечной энергии

заменен Ветряной насос насосом, работающим на солнечной энергии, у водоема в национальном парке Ауграбис-Фолс . ^{[Примечания 1]}

Насосы на солнечной энергии работают на электричестве, вырабатываемом фотоэлектрическими (PV) панелями, или на излучаемой тепловой энергии, получаемой от собранного солнечного света, в отличие от водяных насосов, работающих на электричестве или дизельном топливе. ^[1] на солнечной энергии Как правило, насосы состоят из солнечной панели, контроллера заряда солнечной энергии, водяного насоса постоянного тока, блока предохранителей/прерывателей, электропроводки и резервуара для хранения воды. ^[2]Эксплуатация насосов, работающих на солнечной энергии, более экономична, главным образом, за счет меньших затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание, а также оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем насосы, работающие на двигателе внутреннего сгорания . Солнечные насосы полезны там, где сетевое электричество недоступно или нецелесообразно, а альтернативные источники (в частности, ветер) не обеспечивают достаточного количества энергии.

Компоненты

Солнечная фотоэлектрическая насосная система состоит из трех основных частей — одной или нескольких солнечных панелей , контроллера и насоса. Солнечные панели составляют большую часть (до 80%) стоимости системы. [1] ^{[ нужна ссылка ]} Размер фотоэлектрической системы напрямую зависит от размера насоса, необходимого количества воды и доступного солнечного излучения .

Назначение контроллера двоякое. Во-первых, он соответствует выходной мощности, которую получает насос, с входной мощностью, поступающей от солнечных панелей. Во-вторых, контроллер обычно обеспечивает защиту от низкого или высокого напряжения, при которой система отключается, если напряжение слишком низкое или слишком высокое для диапазона рабочего напряжения насоса. Это увеличивает срок службы насоса, тем самым уменьшая необходимость технического обслуживания. Другие вспомогательные функции включают в себя автоматическое отключение системы при низком уровне источника воды или когда резервуар для хранения полон, регулирование давления воды на выходе, смешивание потребляемой мощности между солнечными панелями и альтернативным источником энергии, таким как сеть или двигатель. генератор, а также удаленный мониторинг и управление системой через онлайн-портал, предлагаемый производителем в качестве облачного сервиса.

Напряжение двигателей солнечных насосов может быть переменным (AC) или постоянным током (DC). Двигатели постоянного тока используются для малых и средних применений с номинальной мощностью до 4 кВт и подходят для таких применений, как садовые фонтаны, ландшафтный дизайн, питьевая вода для скота или небольшие ирригационные проекты. Поскольку системы постоянного тока, как правило, имеют более высокий уровень эффективности, чем насосы переменного тока аналогичного размера, затраты снижаются, поскольку можно использовать солнечные панели меньшего размера.

Наконец, если используется солнечный насос переменного тока, необходим инвертор для преобразования мощности постоянного тока от солнечных панелей в переменный ток для насоса. Поддерживаемый диапазон мощности инверторов простирается от 0,15 до 55 кВт и может использоваться для более крупных ирригационных систем. Однако панель и инверторы должны иметь соответствующие размеры, чтобы соответствовать пусковым характеристикам двигателя переменного тока. Чтобы помочь в правильном выборе размеров, ведущие производители предоставляют собственное программное обеспечение для определения размеров, протестированное сторонними сертифицирующими компаниями. Программное обеспечение для определения параметров может включать прогнозируемый ежемесячный расход воды, который варьируется в зависимости от сезонных изменений инсоляции.

Перекачка воды

Водяные насосы на солнечной энергии могут доставлять питьевую воду, воду для скота или воду для орошения. ^[1] Солнечные водяные насосы могут быть особенно полезны при орошении в небольших масштабах или на уровне общин, поскольку крупномасштабное орошение требует больших объемов воды, что, в свою очередь, требует большой солнечной фотоэлектрической батареи. ^[3] Поскольку вода может потребоваться только в некоторые периоды года, большая фотоэлектрическая батарея будет обеспечивать избыточную энергию, которая не обязательно требуется, что делает систему неэффективной, если не будет найдено альтернативное использование.

Солнечные фотоэлектрические водонасосные системы используются для орошения и получения питьевой воды в Индии . Большинство насосов оснащены двигателем мощностью 2,0–3,7 кВт, который получает энергию от фотоэлектрической батареи мощностью 4,8 _кВт . Системы мощностью 3,7 кВт могут подавать около 124 000 литров воды в день с общей высотой отвода 50 метров и динамической высотой 70 метров. К 30 августа 2016 года по всему миру было установлено в общей сложности 120 000 солнечных фотоэлектрических водонасосных систем. ^[4] Хранение энергии в форме хранения воды лучше, чем хранение энергии в виде батарей для солнечных водяных насосов, поскольку не требуется промежуточного преобразования одной формы энергии в другую. Наиболее распространенными механическими насосами являются центробежные насосы, многоступенчатые насосы, скважинные насосы и винтовые насосы. Важные научные концепции динамики жидкости, такие как зависимость давления от напора, напора насоса, кривые насоса, кривые системы и чистая высота всасывания, действительно важны для успешного внедрения и проектирования насосов, работающих на солнечной энергии. ^[5]^[6]^[7]^[8]^[9]^[10]

Нефть и газ

Чтобы бороться с негативной рекламой, связанной с воздействием ископаемого топлива на окружающую среду, включая гидроразрыв пласта , нефтегазовая промышленность использует насосные системы, работающие на солнечной энергии. ^[11] Многие нефтяные и газовые скважины требуют точного закачивания (дозирования) различных химикатов под давлением для поддержания их работы и повышения производительности добычи. Исторически сложилось так, что эти насосы для закачки химикатов (CIP) приводились в движение газопоршневыми двигателями, использующими давление скважинного газа и выбрасывающими сырой газ в атмосферу. Электрические насосы на солнечной энергии (солнечные CIP) могут сократить выбросы парниковых газов. Солнечные батареи (фотоэлектрические элементы) не только обеспечивают устойчивый источник питания для CIP, но также могут служить источником электроэнергии для проведения удаленной диагностики типа SCADA с дистанционным управлением и спутниковой / сотовой связью из очень удаленных мест с настольным компьютером или ноутбуком, контролирующим компьютер. .

Двигатель Стирлинга

Вместо выработки электроэнергии для вращения двигателя солнечный свет можно сконцентрировать на теплообменнике двигателя Стирлинга и использовать для механического привода насоса. Это позволяет обойтись без затрат на солнечные панели и электрооборудование. В некоторых случаях двигатель Стирлинга может быть пригоден для местного производства, что устраняет трудности с импортом оборудования. Одной из форм двигателя Стирлинга является двигатель с флюидином , который работает непосредственно на перекачиваемой жидкости как поршень. Солнечные насосы Fluidyne изучаются с 1987 года. ^[12] По крайней мере, один производитель провел испытания с насосом Стирлинга, работающим на солнечной энергии. ^[13]

См. также

Примечания

^ Обратите внимание, что вал насоса снят с ветряного насоса и больше не соединен со скважиной ; вместо этого в скважине теперь установлен электрический насос, питаемый от солнечных батарей .

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Макдермотт, Джеймс Э. Хорн; Маура (2001). Следующая зеленая революция: важные шаги к здоровому и устойчивому сельскому хозяйству . Нью-Йорк [ua]: Food Products Press. п. 226 . ISBN 1560228865 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Ромен (10 февраля 2021 г.). «Солнечная перекачка воды (все, что вам нужно знать)» . Получите солнечную смекалка . Проверено 10 февраля 2021 г.
^ Сималенга, Марк Хэнкинс; иллюстрации Фрэнсиса Нджеру и Майкла Глена-Уильямсона; макет Майкла Окендо; под редакцией Тимоти (1995). Солнечные электрические системы для Африки: руководство по планированию и установке солнечных электрических систем в сельских районах Африки (Переизданная ред.). Лондон: Научный совет Содружества. п. 117. ИСБН 0850924537 . {{cite book}}: |first= имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
↑ Солнечная энергия Индии ЭКОЛОГИЗАЦИЯ БУДУЩЕГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИНДИИ. Архивировано 19 июня 2008 г. в Wayback Machine.
^ «Солнечные водяные насосы | ClimateTechWiki» . www.climatetechwiki.org . Проверено 4 мая 2019 г.
^ «Солнечная перекачка воды для устойчивого водоснабжения» . Всемирный банк . Проверено 4 мая 2019 г.
^ «Солнечная перекачка воды для устойчивого водоснабжения» .
^ http://pubdocs.worldbank.org/en/540451475090902951/1-PVP-Literature-review-2015.pdf . ^{[ пустой URL PDF ]}
^ http://documents.worldbank.org/curated/en/880931517231654485/pdf/123018-WP-P159391-PUBLIC.pdf ^{[ пустой URL PDF ]}
^ Стенограмма курса по накачке солнечной воды . Центр энергетических исследований Стратмора.
^ Вете, Дэвид (29 ноября 2012 г.). «Для гидроразрыва пласта становится проще быть экологичным» . Блумберг Бизнесуик . Архивировано из оригинала 3 декабря 2012 года . Проверено 12 декабря 2012 г.
^ CD West Stirling Engines and Irrigation Pumps , Национальная лаборатория Ок-Ридж, ORNL/TM-10475, август 1987 г.
^ http://www.bsrsolar.com/sv/produkte2_e.html получено 9 апреля 2013 г.

[1] Обратите внимание, что вал насоса снят с ветряного насоса и больше не соединен со скважиной ; вместо этого в скважине теперь установлен электрический насос, питаемый от солнечных батарей .

[McDermott-2] Перейти обратно: ^а ^б Макдермотт, Джеймс Э. Хорн; Маура (2001). Следующая зеленая революция: важные шаги к здоровому и устойчивому сельскому хозяйству . Нью-Йорк [ua]: Food Products Press. п. 226 . ISBN 1560228865 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[3] Ромен (10 февраля 2021 г.). «Солнечная перекачка воды (все, что вам нужно знать)» . Получите солнечную смекалка . Проверено 10 февраля 2021 г.

[4] Сималенга, Марк Хэнкинс; иллюстрации Фрэнсиса Нджеру и Майкла Глена-Уильямсона; макет Майкла Окендо; под редакцией Тимоти (1995). Солнечные электрические системы для Африки: руководство по планированию и установке солнечных электрических систем в сельских районах Африки (Переизданная ред.). Лондон: Научный совет Содружества. п. 117. ИСБН 0850924537 . {{cite book}}: |first= имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[ecoworld-5] Солнечная энергия Индии ЭКОЛОГИЗАЦИЯ БУДУЩЕГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИНДИИ. Архивировано 19 июня 2008 г. в Wayback Machine.

[6] «Солнечные водяные насосы | ClimateTechWiki» . www.climatetechwiki.org . Проверено 4 мая 2019 г.

[7] «Солнечная перекачка воды для устойчивого водоснабжения» . Всемирный банк . Проверено 4 мая 2019 г.

[8] «Солнечная перекачка воды для устойчивого водоснабжения» .

[9] ttp://pubdocs.worldbank.org/en/540451475090902951/1-PVP-Literature-review-2015.pdf . ^{[ пустой URL PDF ]}

[10] ttp://documents.worldbank.org/curated/en/880931517231654485/pdf/123018-WP-P159391-PUBLIC.pdf ^{[ пустой URL PDF ]}

[11] Стенограмма курса по накачке солнечной воды . Центр энергетических исследований Стратмора.

[12] Вете, Дэвид (29 ноября 2012 г.). «Для гидроразрыва пласта становится проще быть экологичным» . Блумберг Бизнесуик . Архивировано из оригинала 3 декабря 2012 года . Проверено 12 декабря 2012 г.

[13] CD West Stirling Engines and Irrigation Pumps , Национальная лаборатория Ок-Ридж, ORNL/TM-10475, август 1987 г.

[14] ttp://www.bsrsolar.com/sv/produkte2_e.html получено 9 апреля 2013 г.

[Примечания 1]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]