پیمانکار رتبه یک تاسیسات

Innovations on management of sustainable construction in a large earthwork project: an Australian case research
1395-05-25
Lighting scheduling for energy saving in smart house based on life log data
1395-05-26
Show all

پمپاژ آب با انرژی خورشیدی

پمپاژ آب با انرژی خورشیدی

گردآورنده: حسین حاجی زین العابدینی
مرداد ۹۵

Sopoco-Picturesپمپ های خورشیدی به طور خاص برای دریافت برق DC طراحی و مستقیماً به صفحات خورشیدی متصل و برای شرایط غیر ایده آل خورشید بهینه سازی شده اند. پمپ های متداول جریان AC، نیاز به یک ولتاژ و فرکانس پایدار دارند، ولی پمپ های خورشیدی می توانند در محدوده وسیعی از ولتاژ و جریان کار کنند. پمپ های معمولی با جریان AC نیاز به توان زیادی برای به حرکت درآوردن حجم زیادی از آب در یک مدت زمان کوتاه دارند. اما در پمپ های خورشیدی، معمولاً حجم کمتری از آب را طی مدت طولانی تری به حرکت در می آورند و در این حالت نیاز به توان بسیار کمتراست و در نتیجه اندازه و هزینه ترکیب صفحات خورشیدی را به حداقل می رساند.

چندین روش برای پمپاژ آب در مناطق دور افتاده وجود دارد، مانند آسیاب های بادی، پمپ های گازی یا دیزلی و پمپ های رم. اما بسیاری از این گزینه ها هزینه نصب، سوخت و تعمیر و نگهداری بالایی دارند یا نیازمند یک محل نصب با شرایط خاص می باشند.

پمپ های خورشیدی را می توان برای اکثر موقعیت ها جغرافیایی بکار برد و در مواردی که نیاز است با ظرفیت کامل کار می کنند از جمله: در طول روزهای گرم، آفتابی. در مناطق معتدل، می توان آنها را در طول سال مورد استفاده قرار داد، به ویژه برای تامین آب آشامیدنی، چرای حیوانات، و دیگرفعالیت های کشاورزی بسیار مفید هستند. برای بسیاری از موقعیت ها، پمپ خورشیدی بهترین گزینه برای کاهش هزینه و نیروی کاراست.

در مناطق دوردست و با دسترسی محدود به شبکه برق، پمپ های خورشیدی بهترین گزینه هستند به ویژه زمانی که هزینه های اتصال به شبکه برق بیش از ۵۰۰۰ دلار باشد، ومعمولاً در فواصل بیشتر از ۴۰۰ تا ۵۰۰ متر از شبکه برق، کاربرد دارند.

منابع آب مصرف خانگی برای خانه های دور از شبکه برق، با وجود اینکه معمولاً در این خانه ها یک سیستم تامین برق موجود است اما ازپمپ های خورشیدی استفاده می شود. زیرا بسیارمقرون به صرفه خواهد بود که برای راه اندازی یک پمپ کارآمد DC و یا AC از این سیستم تامین برق خانه استفاده نشود. تامین آب برای دام، آبزی پروری و… از جمله موارد پرکاربرد است که اخیراً با کاهش درهزینه ماژول PV، آبیاری خورشیدی تبدیل به گزینه ای مقرون به صرفه شده است. پمپ های خورشیدی در دسترس، قادر هستند حجم زیادی آب را برای آبیاری جابجا کنند.

۵ (۱) 

انواع سیستم های عمومی

در سیستم های اتصال مستقیم PV ، یک دسته صفحات خورشیدی PV به طور مستقیم توان مورد نیاز پمپ را تامین می کنند. تنها با سه بخش: ترکیبی از صفحات خورشیدی ، کنترلر پمپ و خود پمپ می توان یک سیستم بسیار مقرون به صرفه و با تعمیر و نگهداری آسان تهیه کرد. سه گزینه اصلی برای سیستم های اتصال مستقیم PV وجود دارد:

  • اتصال مستقیم PVبه منبع ثقلی یا اتصال مستقیم به منبع ذخیره ، این سیستم مقرون به صرفه ترین و ساده ترین گزینه است و برای زمین های پر از پستی و بلندی مناسب است. با توجه به امکان انتقال آب از مخازن ذخیره به مخزن مصرف با بهره گیری از نیروی جاذبه این سیستم طراحی شده است.
  • اتصال مستقیم PV به مخزن ذخیره سازی، با یک بوسترپمپ برای تامین فشارآب مورد نیاز. این گزینه با توجه به وجود بوستر پمپ، لوازم جانبی پمپ و نیاز به PV با توان اضافی دارای پیچیدگی و پرهزینه است.
  • اتصال مستقیم PV به یک مخزن تحت فشار با سایز بزرگتر. اگر چه این سیستم با توجه به تجهیزات مورد نیاز، به علاوه یک مخزن تحت فشار نسبتاً ساده است، ولی به یک پمپ و تعدادی صفحات خورشیدی نیازاست تا هد دینامیکی اضافی را از طریق مخزن تحت فشار کنترل کنیم.

تعیین سایز سیستم

در ابتدا، باید تعیین کرد که چه مقدار آب مورد نیاز است. اگر این نیاز در فصول مختلف تغییر می کند در طراحی خود محافظه کارانه برخورد کنید و شرایط تقاضای حداکثری را برای تعیین سایز سیستم در نظر بگیرید. مشخص کنید که منبع تامین آب، چاه زیر زمینی است یا آب سطحی است. البته به علت کیفیت بهتر آب، منابع آب زیر زمینی همیشه در اولویت هستند توجه شود که تامین آب زیر زمینی پرهزینه تر است. حجم آب های سطحی بسته به فصول مختلف تغییر می کند ودر فصل تابستان که نیاز بیشتری به آب است کیفیت و کمیت این منبع آب افت پیدا می کند.

موارد زیر برای آب زیر زمینی باید مشخص باشد:

– سطح ساکن آب

– تغییر عمق فصلی

– نرخ بازیابی

– کیفیت آب

و در مورد آبهای سطحی:

– تغییر سطح آب در فصول مختلف

– کیفیت آب

تعیین مکان های مناسب و در معرض تابش نور خورشید

برای برپایی تجهیزات سیستم پمپ خورشیدی باید مکان مناسبی تعیین کرد. موارد زیر برای یک سیستم PV در نظر گرفته می شود:

  • مکانی رو به جنوب و بدون سایه
  • فضای کافی برای نصب پمپ، کنترلر، مخزن ذخیره سازی، و هر گونه قطعات جانبی دیگر
  • یک سایت برای نصب صفحات خورشیدی نزدیک به پمپ جهت به حداقل رساندن اندازه سیم و هزینه نصب و راه اندازی
  • در صورتی که از باتری استفاده می شود، باید در یک محل خشک و با دمای کنترل شده و با تهویه مناسب نگهداری شود.
  • اگر پمپ آب در طول سال مورد نیاز است، تمهیدات لازم جهت عایقکاری لوله ها و پمپ برای شرایط یخبندان و سرد پیش بینی شود.

جهت گیری صفحات خورشیدی باید به نحوی باشد که ازبیشترین تابش خورشید بهره گیرند. معمولاً در یک منطقه بدون سایه، عمدتاً رو جنوب، و متمایل به عرض جغرافیایی قرار داده می شوند و از یک جَک، برای تغییر زوایه صفحات به طرف تابش خورشید استفاده می شود.

تعیین هد دینامیکی کل(TDH)

برای محاسبه ظرفیت مورد نیاز پمپ، با استفاده از معادله زیر داریم:

Pump capacity = (Litter/day ÷ daily peak sun-hours) ÷۶۰ min./hr. = XX Litters per minute

اگر در روز نیاز به ۵۰۰۰ لیتر آب و ۵ ساعت حداکثر تابش خورشید در فصل تابستان را دارید نیاز به پمپ با ظرفیت  ۱۶٫۶لیتر بر دقیقه دارید.

تعیین سایز پمپ و ترکیب صفحات خورشیدی

با استفاده از TDH و لیتر بر دقیقه مورد نظر و توان مورد نیاز پمپ، به نمودارهای موجود در کاتالوگ شرکت های تولید کننده پمپ مراجعه کنید.

برای تعیین چیدمان و ترکیب صفحات خورشیدی، باید توان پمپ مورد نیاز را ۲۵٪ زیادتر در نظر بگیرید، تا افت ناشی از تاثیر گرد و غبار و تابش مفید و فرسودگی برای تولید برق صفحات خورشیدی را مد نظر قرار داده باشید.

کنترلر پمپ

کنترلر پمپ شامل یک تقویت کننده جریان خطی است که شبیه به یک کنترلر و ردیاب نقطه حداکثر توان، در جهت بهینه سازی توان مورد نیاز پمپ با وجود تغییرات گسترده در تولید انرژی خورشیدی عمل می کند. بیشتر کنترلرها دارای این قابلیت هستند که عملکرد پمپ را با استفاده از یک سوئیچ شناور یا سوئیچ فشار کنترل می کنند. 

کنترلر های شارژ

زمانی که در سیستم از باطری استفاده می شود یک کنترلر شارژ نیز مورد نیاز است تا از شارژ اضافی یا عدم شارژ کافی جلوگیری کند. از کنترلرهای pwm برای سیستم های کوچک با باطری ۱۲ و۲۴ ولت استفاده می شود.

کنترلر بار، یکی دیگر از ویژگی های کنترل کننده های شارژ است. شایع ترین کنترلر بار سیستم قطع ولتاژ کم (LVD) است که با  خاموش کردن پمپ، در هنگامی که ولتاژ باطری کم است مانع از آسیب رساندن به باتری می شود.

مخزن ذخیره

در اکثر سیستم های پمپاژ آب خورشیدی، از نوع خاصی ذخیره سازی استفاده می شود. یک قاعده کلی این است که مخزن، حداقل به اندازه سه روز آب، جهت تعدیل شرایط متغیر تابش خورشید ذخیره کند.

سیستم آب تحت فشار

در برخی از موارد، ممکن است سیستم آب تحت فشار لازم باشد. به عنوان مثال، در بسیاری از ایستگاه های آبرسانی به دام، نیاز به یک فشار آب ثابت و حداقلی ۲۰ تا ۳۵ کیلو پاسکال است. یک پمپ خورشیدی مناسب می تواند مشابه یک سیستم تحت فشار آب با یک پمپ استاندارد با جریان  ACعمل کند. اگر آب در طول شبانه روز مورد نیاز باشد، یک مخزن تحت فشار با سایز بزرگتر برای تامین آب در طول شب اتنخاب می کنیم و یک سوئیچ فشار با توجه به فشار مخزن، روشن و خاموش بودن پمپ را کنترل می کند.

پمپ های خورشیدی

بیشتر پمپهای AC ، یک پروانه گریز از مرکز دارند که آب را به جریان می اندازد. پمپ گریز از مرکز چند مرحله ای دارای یکسری پروانه و محفظه کمکی است. زمانی که با حداقل توان کار می کنند خروجی پمپ های گریز از مرکز به شدت افت می کند. به همین علت کاربرد این نوع پمپ محدود به کاربردهای خورشیدی است وبازده و کارایی آن ها در این نوع کابری بسیار بالاست.

پمپ های خورشیدی در رنج گسترده ای از انواع و اندازه های مختلف در دسترس هستند. انتخاب صحیح پمپ بر اساس نیازهای شما تعیین می شود.

منبع:

www.homepower.com

یک دیدگاه