Capítulo 9 / Chapter 9
Bombeo Solar Directo - Sistema Completo
9.1 Introducción al Bombeo Solar Directo
El bombeo solar directo es la aplicación más eficiente y económica de la energía solar fotovoltaica para la extracción de agua. A diferencia de los sistemas con baterías, el bombeo solar directo convierte la energía solar en energía hidráulica sin paso intermedio por almacenamiento electroquímico, acumulando el agua en depósitos (energía potencial) en lugar de electricidad (energía química).
Ventajas del bombeo solar directo:
- ✓ Mayor eficiencia: Sin pérdidas por baterías (15-20%)
- ✓ Menor coste: Elimina el componente más caro (baterías)
- ✓ Menor mantenimiento: Sin sustitución de baterías cada 5-10 años
- ✓ Mayor vida útil: Sistemas con más de 30 años de funcionamiento
- ✓ Sincronización natural: Más sol = más agua (coincide con demanda agrícola)
Sistemas de Bombeo Solar Solener - Tecnología Española - Alta Eficiencia
9.2 Componentes del Sistema de Bombeo Solar
Un sistema completo de bombeo solar directo consta de los siguientes componentes principales:
| Componente | Función | Tecnología Solener |
|---|---|---|
| Generador Fotovoltaico | Convierte radiación solar en electricidad CC | Paneles monocristalinos/policristalinos |
| Convertidor/Inversor | Acondiciona la potencia y realiza MPPT | Controlador VVF Solener |
| Motor-Bomba | Transforma energía eléctrica en hidráulica | Bombas centrífugas/helicoidales |
| Sensores | Monitorizan niveles, presión, caudal | Boyas, presostatos, caudalímetros |
| Depósito | Almacena agua bombeada | Tanques, balsas, aljibes |
| Tuberías | Transportan agua desde pozo a depósito | PVC, polietileno, acero |
| Estructura | Soporta paneles con orientación óptima | Aluminio anodizado, acero galvanizado |
9.3 Dimensionamiento del Sistema
El dimensionamiento correcto de un sistema de bombeo solar requiere seguir una metodología sistemática basada en las necesidades hídricas y las condiciones solares del lugar.
Paso 1: Determinar Necesidades de Agua
Qd = Caudal diario requerido (m³/día)
Para riego agrícola:
Qd = Necesidades del cultivo × Superficie
Para abastecimiento humano:
Qd = Población × Dotación per cápita
(Dotación típica: 50-100 L/habitante/día)
Para ganadería:
Qd = Nº cabezas × Consumo por animal
(Vacuno: 50-80 L/día, Ovino: 5-10 L/día)
Para riego agrícola:
Qd = Necesidades del cultivo × Superficie
Para abastecimiento humano:
Qd = Población × Dotación per cápita
(Dotación típica: 50-100 L/habitante/día)
Para ganadería:
Qd = Nº cabezas × Consumo por animal
(Vacuno: 50-80 L/día, Ovino: 5-10 L/día)
Paso 2: Calcular Altura Manométrica Total
HTE = Altura Total Equivalente (m)
HTE = Hestática + Hdinámica + Hpérdidas
Donde:
Hestática = Distancia desde nivel freático hasta punto de descarga
Hdinámica = Altura desde punto de descarga hasta depósito
Hpérdidas = Pérdidas por fricción en tuberías (≈ 10% Hestática)
Simplificación práctica:
HTE ≈ Hestática × 1,1 (incluye 10% pérdidas estimadas)
HTE = Hestática + Hdinámica + Hpérdidas
Donde:
Hestática = Distancia desde nivel freático hasta punto de descarga
Hdinámica = Altura desde punto de descarga hasta depósito
Hpérdidas = Pérdidas por fricción en tuberías (≈ 10% Hestática)
Simplificación práctica:
HTE ≈ Hestática × 1,1 (incluye 10% pérdidas estimadas)
Paso 3: Calcular Energía Hidráulica Necesaria
EH = Energía hidráulica diaria (Wh/día)
Fórmula completa:
EH = [Qd (m³/día) × HTE (m) × 1000 × 9,81] / 3600
Fórmula simplificada:
EH (Wh) = V (litros) × H (metros) / 367
Ejemplo:
Qd = 20 m³/día, HTE = 30 m
EH = (20 × 1000 × 30) / 367 = 1.635 Wh/día
Fórmula completa:
EH = [Qd (m³/día) × HTE (m) × 1000 × 9,81] / 3600
Fórmula simplificada:
EH (Wh) = V (litros) × H (metros) / 367
Ejemplo:
Qd = 20 m³/día, HTE = 30 m
EH = (20 × 1000 × 30) / 367 = 1.635 Wh/día
Paso 4: Determinar Horas Solar Pico (HSP)
HSP = Horas Solar Pico del lugar
Definición:
HSP = Irradiación diaria (kWh/m²/día) / 1 kW/m²
Para dimensionamiento:
Usar HSP del mes más desfavorable del período de uso
Ejemplo:
- Riego anual: HSP de Diciembre (mes más bajo)
- Riego verano: HSP media de Marzo-Septiembre
Valores típicos España:
- Norte: 3-4 HSP (mes desfavorable)
- Centro: 4-5 HSP
- Sur: 5-6 HSP
Definición:
HSP = Irradiación diaria (kWh/m²/día) / 1 kW/m²
Para dimensionamiento:
Usar HSP del mes más desfavorable del período de uso
Ejemplo:
- Riego anual: HSP de Diciembre (mes más bajo)
- Riego verano: HSP media de Marzo-Septiembre
Valores típicos España:
- Norte: 3-4 HSP (mes desfavorable)
- Centro: 4-5 HSP
- Sur: 5-6 HSP
Paso 5: Calcular Potencia Fotovoltaica Necesaria
PFV = Potencia pico de paneles (Wp)
Fórmula completa:
PFV = EH / (ηsistema × HSP)
Donde:
ηsistema = ηpaneles × ηconvertidor × ηmotor-bomba
ηsistema típico = 0,9 × 0,95 × 0,40 = 0,34
Fórmula simplificada Solener:
PFV (Wp) = (10 × HTE × Qd) / HSP
Ejemplo:
Qd = 20 m³/día, HTE = 30 m, HSP = 5
PFV = (10 × 30 × 20) / 5 = 1.200 Wp
Coste estimado:
1.200 Wp × 3 €/Wp = 3.600 € (sistema completo)
Fórmula completa:
PFV = EH / (ηsistema × HSP)
Donde:
ηsistema = ηpaneles × ηconvertidor × ηmotor-bomba
ηsistema típico = 0,9 × 0,95 × 0,40 = 0,34
Fórmula simplificada Solener:
PFV (Wp) = (10 × HTE × Qd) / HSP
Ejemplo:
Qd = 20 m³/día, HTE = 30 m, HSP = 5
PFV = (10 × 30 × 20) / 5 = 1.200 Wp
Coste estimado:
1.200 Wp × 3 €/Wp = 3.600 € (sistema completo)
9.4 Selección del Motor-Bomba
La selección del motor-bomba adecuado depende del caudal y altura requeridos. Se deben considerar los siguientes criterios:
| Tipo de Bomba | Rango Q-H | Rendimiento | Aplicación Típica |
|---|---|---|---|
| Centrífuga superficial | Q alto, H baja (<30m) | 60% | Riego, trasvases |
| Centrífuga sumergible | Q medio-alto, H media | 65-70% | Pozos profundos, riego |
| Helicoidal (desplazamiento positivo) | Q bajo, H alta (>50m) | 90% | Pozos profundos, alta presión |
| Multicelular sumergible | Q bajo-medio, H muy alta | 60-65% | Pozos muy profundos (>100m) |
Criterios de selección:
Q alto, H baja: Centrífuga
Q bajo, H alta: Helicoidal
Q moderado, H alta: Centrífuga multicelular
Potencia del motor:
Pmotor = EH / (ηmotor-bomba × HSP)
Ejemplo:
EH = 1.635 Wh/día, ηMB = 0,40, HSP = 5
Pmotor = 1.635 / (0,40 × 5) = 818 W
Seleccionar motor de 1 kW (1,25 CV)
Q alto, H baja: Centrífuga
Q bajo, H alta: Helicoidal
Q moderado, H alta: Centrífuga multicelular
Potencia del motor:
Pmotor = EH / (ηmotor-bomba × HSP)
Ejemplo:
EH = 1.635 Wh/día, ηMB = 0,40, HSP = 5
Pmotor = 1.635 / (0,40 × 5) = 818 W
Seleccionar motor de 1 kW (1,25 CV)
9.5 Configuración del Generador Fotovoltaico
Una vez determinada la potencia fotovoltaica necesaria, se configura el generador conectando paneles en serie y paralelo:
Número de paneles en serie (Nºp/r):
Nºp/r = Vn motor / Vn panel
Ejemplo:
Motor trifásico 400V, inversor requiere 600V
Panel Vmp = 40V
Nºp/r = 600 / 40 = 15 paneles en serie
Número de ramas en paralelo (Nºr):
Nºr = PFV total / (Ppanel × Nºp/r)
Ejemplo:
PFV = 6.000 Wp, Ppanel = 400W, Nºp/r = 15
Nºr = 6.000 / (400 × 15) = 1 rama
Total: 15 paneles de 400W
Verificación de tensión:
Vstring = Nºp/r × Vmp panel
Debe estar dentro del rango del inversor (Vmin - Vmáx)
Nºp/r = Vn motor / Vn panel
Ejemplo:
Motor trifásico 400V, inversor requiere 600V
Panel Vmp = 40V
Nºp/r = 600 / 40 = 15 paneles en serie
Número de ramas en paralelo (Nºr):
Nºr = PFV total / (Ppanel × Nºp/r)
Ejemplo:
PFV = 6.000 Wp, Ppanel = 400W, Nºp/r = 15
Nºr = 6.000 / (400 × 15) = 1 rama
Total: 15 paneles de 400W
Verificación de tensión:
Vstring = Nºp/r × Vmp panel
Debe estar dentro del rango del inversor (Vmin - Vmáx)
¡ATENCIÓN CRÍTICA! Si las series de paneles se quedan cortas en tensión,
se queman los motores por exceso de intensidad. Es conveniente siempre seleccionar un
variador superior al motor (1 o 2 tallas mayores) y sobredimensionar los paneles 1,4 veces.
9.6 Selección del Controlador VVF Solener
El controlador VVF (Variación de Frecuencia y Tensión) es el corazón del sistema de bombeo solar directo. Para seleccionar el controlador adecuado:
A) Potencia del Controlador
Criterios según tipo de arranque:
Arranque directo o gran profundidad:
Pinversor = 7 × Pn bomba
Bomba con arranque Δ/λ (estrella-triángulo):
Pinversor = 3 × Pn bomba
Bomba con variador electrónico:
Pinversor = Pn bomba
Recomendación Solener:
Seleccionar siempre un variador superior al motor (1 o 2 tallas mayores)
Arranque directo o gran profundidad:
Pinversor = 7 × Pn bomba
Bomba con arranque Δ/λ (estrella-triángulo):
Pinversor = 3 × Pn bomba
Bomba con variador electrónico:
Pinversor = Pn bomba
Recomendación Solener:
Seleccionar siempre un variador superior al motor (1 o 2 tallas mayores)
B) Intensidad del Controlador
La intensidad máxima del controlador será el mayor valor entre:
Opción 1:
Ibomba + 25% (margen de seguridad)
Opción 2:
Isc paneles + 25% (por picos de irradiancia o cambios de Tª)
Ejemplo:
Ibomba = 10A → 10 × 1,25 = 12,5A
Isc paneles = 12A → 12 × 1,25 = 15A
Seleccionar controlador ≥ 15A
Opción 1:
Ibomba + 25% (margen de seguridad)
Opción 2:
Isc paneles + 25% (por picos de irradiancia o cambios de Tª)
Ejemplo:
Ibomba = 10A → 10 × 1,25 = 12,5A
Isc paneles = 12A → 12 × 1,25 = 15A
Seleccionar controlador ≥ 15A
C) Voltaje del Controlador
Verificar máxima tensión en circuito abierto (Voc):
Voc string = Nºp/r × Voc panel
Debe ser menor que Vmáx inversor
Caídas de tensión internas:
- Sistemas < 1 kW: < 4% de Vn (0,5V para 12V)
- Sistemas > 1 kW: < 2% de Vn
Voc string = Nºp/r × Voc panel
Debe ser menor que Vmáx inversor
Caídas de tensión internas:
- Sistemas < 1 kW: < 4% de Vn (0,5V para 12V)
- Sistemas > 1 kW: < 2% de Vn
9.7 Protecciones del Sistema
El sistema de bombeo solar requiere múltiples protecciones para garantizar su funcionamiento seguro y prolongar la vida útil de los componentes:
| Tipo de Protección | Dispositivo | Función |
|---|---|---|
| Sobrecarga | Interruptor magneto-térmico | Protege contra consumo excesivo |
| Cortocircuito | Fusibles/Interruptores | Protege contra fallos de aislamiento |
| Sobretensión | Varistores/Descargadores | Protege contra rayos y transitorios |
| Falta de agua | Sondas de nivel/Boyas | Para bomba en seco |
| Depósito lleno | Sonda nivel máximo | Evita desbordamiento |
| Sobrepresión | Presostato | Para por encima de presión máxima |
| Golpe de ariete | Válvula antirretorno | Evita retroceso de agua |
9.8 Instalación del Sistema
A) Instalación de Paneles
- ✓ Orientación: Sur (hemisferio norte), azimut 0°
- ✓ Inclinación: β = Latitud ± ajuste estacional
- ✓ Sin sombras: Distancia mínima entre filas
- ✓ Estructura: Aluminio anodizado o acero galvanizado
- ✓ Fijación: Resistente a vientos de 150 km/h
B) Instalación de la Bomba
- ✓ Profundidad: Inmersión mínima = NPSH - 10m
- ✓ Entubación: PVC columna o manguera Aqualife
- ✓ Cable: Holgado si usa manguera elástica (elongación 5%)
- ✓ Válvula de pie: Mantiene bomba cebada
- ✓ Refrigeración: Motor sumergible refrigerado por agua
C) Instalación del Controlador
- ✓ Ubicación: Protegido de intemperie, ventilado
- ✓ Distancia: Cercano a paneles y bomba
- ✓ Protección: Grado IP-55 mínimo
- ✓ Conexiones: Seguir esquema del fabricante
9.9 Puesta en Marcha
El procedimiento de puesta en marcha debe seguir estos pasos:
- ✓ Verificación: Comprobar todas las conexiones
- ✓ Medición: Verificar Voc paneles y polaridad
- ✓ Primer encendido: Con baja radiación (mañana/tarde)
- ✓ Verificar sentido: Comprobar rotación del motor
- ✓ Medir caudal: Verificar que coincide con diseño
- ✓ Ajustar parámetros: Configurar controlador según necesidades
- ✓ Monitorizar: Observar funcionamiento durante primeras horas
9.10 Mantenimiento del Sistema
Mantenimiento Preventivo
- ✓ Paneles: Limpieza periódica, verificar sombras
- ✓ Controlador: Inspección visual, verificar indicadores
- ✓ Bomba: Medir caudal, verificar presión
- ✓ Tuberías: Comprobar fugas, estado de válvulas
- ✓ Depósito: Limpieza, verificar sensores de nivel
- ✓ Estructura: Verificar fijaciones, corrosión
Mantenimiento Correctivo
- ✓ Diagnóstico: Controlador indica códigos de error
- ✓ Sustitución: Módulos reemplazables en campo
- ✓ Soporte técnico: Asistencia directa de Solener
9.11 Ejemplo Práctico de Dimensionamiento
Datos del proyecto:
- Cultivo: Viñedo, 2 hectáreas
- Necesidades: 20 m³/día en verano
- Pozo: Nivel estático 40m, dinámico 50m
- Depósito: A 10m de altura, 100m de distancia
- Ubicación: Ciudad Real (Latitud 39°N)
- Período: Marzo a Septiembre
Cálculos:
1. Qd = 20 m³/día
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0,1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3.597 Wh/día
4. HSP media (Mar-Sep) = 6,5 horas
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6,5 = 2.031 Wp
6. Seleccionar: 2.400 Wp (6 paneles de 400W)
7. Motor: 1,5 kW (2 CV) trifásico 400V
8. Bomba: Centrífuga sumergible, Q=3m³/h a 70m
9. Controlador: VVF Solener 2,2 kW
Configuración:
- 2 ramas en paralelo
- 3 paneles en serie por rama
- Total: 6 paneles de 400W = 2.400 Wp
Coste estimado:
2.400 Wp × 3 €/Wp = 7.200 € (sistema completo)
- Cultivo: Viñedo, 2 hectáreas
- Necesidades: 20 m³/día en verano
- Pozo: Nivel estático 40m, dinámico 50m
- Depósito: A 10m de altura, 100m de distancia
- Ubicación: Ciudad Real (Latitud 39°N)
- Período: Marzo a Septiembre
Cálculos:
1. Qd = 20 m³/día
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0,1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3.597 Wh/día
4. HSP media (Mar-Sep) = 6,5 horas
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6,5 = 2.031 Wp
6. Seleccionar: 2.400 Wp (6 paneles de 400W)
7. Motor: 1,5 kW (2 CV) trifásico 400V
8. Bomba: Centrífuga sumergible, Q=3m³/h a 70m
9. Controlador: VVF Solener 2,2 kW
Configuración:
- 2 ramas en paralelo
- 3 paneles en serie por rama
- Total: 6 paneles de 400W = 2.400 Wp
Coste estimado:
2.400 Wp × 3 €/Wp = 7.200 € (sistema completo)
9.12 Ventajas Económicas
El bombeo solar directo presenta ventajas económicas significativas frente a alternativas:
| Sistema | Coste Inicial | Coste Operativo | Vida Útil | Amortización |
|---|---|---|---|---|
| Bombeo Solar | Medio-Alto | Muy bajo (gratuito) | >30 años | <2-3 años |
| Grupo Diésel | Bajo | Muy alto (combustible) | 10-15 años | No aplica |
| Red Eléctrica | Alto (extensión) | Alto (factura) | 20-30 años | Variable |
| Bombeo Eólico | Medio | Bajo | 20-25 años | 3-5 años |
Ejemplo real: El riego de 2-3 hectáreas de viñedo con un sistema de bombeo
solar se amortiza en menos de dos años al precio actual de los insumos energéticos.
9.13 Aplicaciones del Agua Bombeada
El agua bombeada mediante sistemas solares puede destinarse a múltiples usos:
- ✓ Riego agrícola: Goteo, aspersión, pivot, inundación
- ✓ Abastecimiento humano: Pueblos, viviendas aisladas
- ✓ Ganadería: Abrevaderos, limpieza de instalaciones
- ✓ Acuicultura: Renovación de agua en estanques
- ✓ Industria rural: Procesos productivos
- ✓ Lucha contra incendios: Balsas y lagos solares
- ✓ Desalinización: Ósmosis inversa con energía solar
- ✓ Piscicultura: Depuración de piscinas
9.14 Casos de Éxito Solener
Solener ha instalado sistemas de bombeo solar en todo el mundo:
- ✓ España: Miles de instalaciones en viñedos, olivares, almendros
- ✓ Portugal: Riego de viñedos en Oporto
- ✓ Marruecos: Extracción de agua en oasis
- ✓ Colombia: Riego de caña de azúcar
- ✓ República Dominicana: Abastecimiento rural
- ✓ México: Riego de almendros
- ✓ África Subsahariana: Acceso a agua potable
Solener - Más de 40 Años de Experiencia en Bombeo Solar
Resumen del Capítulo 9: El bombeo solar directo es la aplicación más eficiente
y económica de la energía solar fotovoltaica. El dimensionamiento correcto considera caudal diario,
altura manométrica total, horas solar pico y rendimientos del sistema. Solener ofrece sistemas
completos con controladores VVF de alta eficiencia, bombas de alto rendimiento y más de 40 años
de experiencia. La amortización típica es inferior a 2-3 años, con vida útil superior a 30 años
y mínimos costes de mantenimiento.
9.1 Introduction au Pompage Solaire Direct
Le pompage solaire direct est l'application la plus efficace et économique de l'énergie solaire photovoltaïque pour l'extraction d'eau. Contrairement aux systèmes avec batteries, le pompage solaire direct convertit l'énergie solaire en énergie hydraulique sans passage intermédiaire par stockage électrochimique, accumulant l'eau dans des réservoirs (énergie potentielle) au lieu d'électricité (énergie chimique).
Avantages du pompage solaire direct:
- ✓ Plus grande efficacité: Sans pertes par batteries (15-20%)
- ✓ Coût moindre: Élimine le composant le plus cher (batteries)
- ✓ Moins de maintenance: Sans substitution de batteries tous les 5-10 ans
- ✓ Plus longue durée de vie: Systèmes avec plus de 30 ans de fonctionnement
- ✓ Synchronisation naturelle: Plus de soleil = plus d'eau
Systèmes de Pompage Solaire Solener - Technologie Espagnole - Haute Efficacité
9.2 Composants du Système de Pompage Solaire
| Composant | Fonction | Technologie Solener |
|---|---|---|
| Générateur Photovoltaïque | Convertit radiation solaire en électricité CC | Panneaux monocristallins/polycristallins |
| Convertisseur/Inverseur | Conditionne la puissance et réalise MPPT | Contrôleur VVF Solener |
| Moteur-Pompe | Transforme énergie électrique en hydraulique | Pompes centrifuges/hélicoïdales |
9.3 Dimensionnement du Système
Étape 1: Déterminer les Besoins en Eau
Qd = Débit quotidien requis (m³/jour)
Étape 2: Calculer la Hauteur Manométrique Totale
HTE ≈ Hstatique × 1,1
Étape 3: Calculer l'Énergie Hydraulique
EH (Wh) = V (litres) × H (mètres) / 367
Étape 4: Déterminer les Heures Solar Pico (HSP)
HSP = Irradiation quotidienne (kWh/m²/jour)
Étape 5: Calculer la Puissance Photovoltaïque
PFV (Wp) = (10 × HTE × Qd) / HSP
Qd = Débit quotidien requis (m³/jour)
Étape 2: Calculer la Hauteur Manométrique Totale
HTE ≈ Hstatique × 1,1
Étape 3: Calculer l'Énergie Hydraulique
EH (Wh) = V (litres) × H (mètres) / 367
Étape 4: Déterminer les Heures Solar Pico (HSP)
HSP = Irradiation quotidienne (kWh/m²/jour)
Étape 5: Calculer la Puissance Photovoltaïque
PFV (Wp) = (10 × HTE × Qd) / HSP
9.4 Sélection du Moteur-Pompe
| Type de Pompe | Rangue Q-H | Rendement | Application Typique |
|---|---|---|---|
| Centrifuge superficielle | Q haut, H bas (<30m) | 60% | Irrigation, transferts |
| Centrifuge submersible | Q moyen-haut, H moyen | 65-70% | Puits profonds, irrigation |
| Hélicoïdale | Q bas, H haut (>50m) | 90% | Puits profonds, haute pression |
9.5 Sélection du Contrôleur VVF Solener
Critères selon type de démarrage:
Démarrage direct ou grande profondeur:
Pinverseur = 7 × Pn pompe
Pompe avec démarrage Δ/λ:
Pinverseur = 3 × Pn pompe
Recommandation Solener:
Toujours sélectionner un variateur supérieur au moteur (1 ou 2 tailles supérieures)
Démarrage direct ou grande profondeur:
Pinverseur = 7 × Pn pompe
Pompe avec démarrage Δ/λ:
Pinverseur = 3 × Pn pompe
Recommandation Solener:
Toujours sélectionner un variateur supérieur au moteur (1 ou 2 tailles supérieures)
9.6 Exemple Pratique de Dimensionnement
Données du projet:
- Culture: Vignoble, 2 hectares
- Besoins: 20 m³/jour en été
- Puits: Niveau statique 40m, dynamique 50m
- Réservoir: À 10m de hauteur, 100m de distance
- Emplacement: Ciudad Real (Latitude 39°N)
- Période: Mars à Septembre
Calculs:
1. Qd = 20 m³/jour
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0,1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3.597 Wh/jour
4. HSP moyen (Mar-Sep) = 6,5 heures
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6,5 = 2.031 Wp
6. Sélectionner: 2.400 Wp (6 panneaux de 400W)
7. Moteur: 1,5 kW (2 CV) triphasé 400V
8. Pompe: Centrifuge submersible, Q=3m³/h à 70m
9. Contrôleur: VVF Solener 2,2 kW
- Culture: Vignoble, 2 hectares
- Besoins: 20 m³/jour en été
- Puits: Niveau statique 40m, dynamique 50m
- Réservoir: À 10m de hauteur, 100m de distance
- Emplacement: Ciudad Real (Latitude 39°N)
- Période: Mars à Septembre
Calculs:
1. Qd = 20 m³/jour
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0,1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3.597 Wh/jour
4. HSP moyen (Mar-Sep) = 6,5 heures
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6,5 = 2.031 Wp
6. Sélectionner: 2.400 Wp (6 panneaux de 400W)
7. Moteur: 1,5 kW (2 CV) triphasé 400V
8. Pompe: Centrifuge submersible, Q=3m³/h à 70m
9. Contrôleur: VVF Solener 2,2 kW
Résumé du Chapitre 9: Le pompage solaire direct est l'application la plus efficace
et économique de l'énergie solaire photovoltaïque. Le dimensionnement correct considère le débit
quotidien, la hauteur manométrique totale, les heures solar pico et les rendements du système.
Solener offre des systèmes complets avec contrôleurs VVF à haute efficacité, pompes à haut rendement
et plus de 40 ans d'expérience. L'amortissement typique est inférieur à 2-3 ans, avec une durée
de vie supérieure à 30 ans et des coûts de maintenance minimaux.
9.1 Introduction to Direct Solar Pumping
Direct solar pumping is the most efficient and economical application of photovoltaic solar energy for water extraction. Unlike battery systems, direct solar pumping converts solar energy into hydraulic energy without intermediate electrochemical storage, accumulating water in tanks (potential energy) instead of electricity (chemical energy).
Advantages of direct solar pumping:
- ✓ Higher efficiency: No battery losses (15-20%)
- ✓ Lower cost: Eliminates most expensive component (batteries)
- ✓ Less maintenance: No battery replacement every 5-10 years
- ✓ Longer lifespan: Systems with over 30 years of operation
- ✓ Natural synchronization: More sun = more water
Solar Pumping Systems Solener - Spanish Technology - High Efficiency
9.2 Solar Pumping System Components
| Component | Function | Solener Technology |
|---|---|---|
| Photovoltaic Generator | Converts solar radiation to DC electricity | Monocrystalline/polycrystalline panels |
| Converter/Inverter | Conditions power and performs MPPT | Solener VVF Controller |
| Motor-Pump | Transforms electrical to hydraulic energy | Centrifugal/helical pumps |
9.3 System Sizing
Step 1: Determine Water Needs
Qd = Required daily flow (m³/day)
Step 2: Calculate Total Head
HTE ≈ Hstatic × 1.1
Step 3: Calculate Hydraulic Energy
EH (Wh) = V (liters) × H (meters) / 367
Step 4: Determine Peak Sun Hours (PSH)
PSH = Daily irradiation (kWh/m²/day)
Step 5: Calculate Photovoltaic Power
PFV (Wp) = (10 × HTE × Qd) / PSH
Qd = Required daily flow (m³/day)
Step 2: Calculate Total Head
HTE ≈ Hstatic × 1.1
Step 3: Calculate Hydraulic Energy
EH (Wh) = V (liters) × H (meters) / 367
Step 4: Determine Peak Sun Hours (PSH)
PSH = Daily irradiation (kWh/m²/day)
Step 5: Calculate Photovoltaic Power
PFV (Wp) = (10 × HTE × Qd) / PSH
9.4 Motor-Pump Selection
| Pump Type | Q-H Range | Efficiency | Typical Application |
|---|---|---|---|
| Surface centrifugal | High Q, low H (<30m) | 60% | Irrigation, transfers |
| Submersible centrifugal | Medium-high Q, medium H | 65-70% | Deep wells, irrigation |
| Helical (positive displacement) | Low Q, high H (>50m) | 90% | Deep wells, high pressure |
9.5 Solener VVF Controller Selection
Criteria by start type:
Direct start or great depth:
Pinverter = 7 × Pn pump
Pump with Δ/λ start:
Pinverter = 3 × Pn pump
Solener recommendation:
Always select a drive larger than motor (1 or 2 sizes larger)
Direct start or great depth:
Pinverter = 7 × Pn pump
Pump with Δ/λ start:
Pinverter = 3 × Pn pump
Solener recommendation:
Always select a drive larger than motor (1 or 2 sizes larger)
9.6 Practical Sizing Example
Project data:
- Crop: Vineyard, 2 hectares
- Needs: 20 m³/day in summer
- Well: Static level 40m, dynamic 50m
- Tank: At 10m height, 100m distance
- Location: Ciudad Real (Latitude 39°N)
- Period: March to September
Calculations:
1. Qd = 20 m³/day
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0.1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3,597 Wh/day
4. PSH average (Mar-Sep) = 6.5 hours
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6.5 = 2,031 Wp
6. Select: 2,400 Wp (6 panels of 400W)
7. Motor: 1.5 kW (2 HP) three-phase 400V
8. Pump: Submersible centrifugal, Q=3m³/h at 70m
9. Controller: Solener VVF 2.2 kW
- Crop: Vineyard, 2 hectares
- Needs: 20 m³/day in summer
- Well: Static level 40m, dynamic 50m
- Tank: At 10m height, 100m distance
- Location: Ciudad Real (Latitude 39°N)
- Period: March to September
Calculations:
1. Qd = 20 m³/day
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0.1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3,597 Wh/day
4. PSH average (Mar-Sep) = 6.5 hours
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6.5 = 2,031 Wp
6. Select: 2,400 Wp (6 panels of 400W)
7. Motor: 1.5 kW (2 HP) three-phase 400V
8. Pump: Submersible centrifugal, Q=3m³/h at 70m
9. Controller: Solener VVF 2.2 kW
Chapter 9 Summary: Direct solar pumping is the most efficient and economical
application of photovoltaic solar energy. Correct sizing considers daily flow, total head, peak
sun hours and system efficiencies. Solener offers complete systems with high-efficiency VVF
controllers, high-performance pumps and over 40 years of experience. Typical payback is under
2-3 years, with lifespan over 30 years and minimal maintenance costs.
9.1 مقدمة عن الضخ الشمسي المباشر
الضخ الشمسي المباشر هو التطبيق الأكثر كفاءة واقتصادية للطاقة الشمسية الكهروضوئية لاستخراج المياه. على عكس أنظمة البطاريات، يحول الضخ الشمسي المباشر الطاقة الشمسية إلى طاقة هيدروليكية دون مرور وسيط بتخزين كيميائي كهربائي، مما يخزن الماء في خزانات (طاقة كامنة) بدلاً من الكهرباء (طاقة كيميائية).
أنظمة الضخ الشمسي Solener - تكنولوجيا إسبانية - كفاءة عالية
9.2 مكونات نظام الضخ الشمسي
| المكون | الوظيفة | تكنولوجيا Solener |
|---|---|---|
| المولد الكهروضوئي | يحول الإشعاع الشمسي إلى كهرباء تيار مستمر | ألواح أحادية/متعددة البلورات |
| المحول/العاكس | يكييف الطاقة ويقوم بـ MPPT | وحدة التحكم VVF من Solener |
| محرك-مضخة | يحول الطاقة الكهربائية إلى هيدروليكية | مضخات طاردة مركزية/حلزونية |
9.3 تحجيم النظام
الخطوة 1: تحديد احتياجات المياه
Qd = التدفق اليومي المطلوب (م³/يوم)
الخطوة 2: حساب الارتفاع المانومتري الإجمالي
HTE ≈ Hثابت × 1.1
الخطوة 3: حساب الطاقة الهيدروليكية
EH (واط ساعة) = V (لتر) × H (متر) / 367
الخطوة 4: تحديد ساعات الشمس القصوى (HSP)
HSP = الإشعاع اليومي (كيلوواط ساعة/م²/يوم)
الخطوة 5: حساب الطاقة الكهروضوئية
PFV (واط ذروة) = (10 × HTE × Qd) / HSP
Qd = التدفق اليومي المطلوب (م³/يوم)
الخطوة 2: حساب الارتفاع المانومتري الإجمالي
HTE ≈ Hثابت × 1.1
الخطوة 3: حساب الطاقة الهيدروليكية
EH (واط ساعة) = V (لتر) × H (متر) / 367
الخطوة 4: تحديد ساعات الشمس القصوى (HSP)
HSP = الإشعاع اليومي (كيلوواط ساعة/م²/يوم)
الخطوة 5: حساب الطاقة الكهروضوئية
PFV (واط ذروة) = (10 × HTE × Qd) / HSP
9.4 اختيار محرك-المضخة
| نوع المضخة | نطاق Q-H | الكفاءة | التطبيق النموذجي |
|---|---|---|---|
| طرد مركزي سطحي | Q عالي، H منخفض (<30م) | 60% | الري، النقل |
| طرد مركزي غاطس | Q متوسط-عالي، H متوسط | 65-70% | الآبار العميقة، الري |
| حلزوني (إزاحة موجبة) | Q منخفض، H عالي (>50م) | 90% | الآبار العميقة، الضغط العالي |
9.5 اختيار وحدة التحكم VVF من Solener
المعايير حسب نوع البدء:
بدء مباشر أو عمق كبير:
Pالعاكس = 7 × Pالمضخة
مضخة ببدء Δ/λ:
Pالعاكس = 3 × Pالمضخة
توصية Solener:
اختر دائمًا محركًا أكبر من المحرك (حجم أو حجمين أكبر)
بدء مباشر أو عمق كبير:
Pالعاكس = 7 × Pالمضخة
مضخة ببدء Δ/λ:
Pالعاكس = 3 × Pالمضخة
توصية Solener:
اختر دائمًا محركًا أكبر من المحرك (حجم أو حجمين أكبر)
9.6 مثال عملي للتحجيم
بيانات المشروع:
- المحصول: كرم، 2 هكتار
- الاحتياجات: 20 م³/يوم في الصيف
- البئر: مستوى ثابت 40م، ديناميكي 50م
- الخزان: على ارتفاع 10م، مسافة 100م
- الموقع: سيوداد ريال (خط العرض 39°ش)
- الفترة: مارس إلى سبتمبر
الحسابات:
1. Qd = 20 م³/يوم
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0.1) = 66 م
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3,597 واط ساعة/يوم
4. HSP متوسط (مارس-سبتمبر) = 6.5 ساعات
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6.5 = 2,031 واط ذروة
6. اختر: 2,400 واط ذروة (6 ألواح من 400 واط)
7. المحرك: 1.5 كيلوواط (2 حصان) ثلاثي الطور 400 فولت
8. المضخة: طرد مركزي غاطسة، Q=3م³/س عند 70م
9. وحدة التحكم: VVF من Solener 2.2 كيلوواط
- المحصول: كرم، 2 هكتار
- الاحتياجات: 20 م³/يوم في الصيف
- البئر: مستوى ثابت 40م، ديناميكي 50م
- الخزان: على ارتفاع 10م، مسافة 100م
- الموقع: سيوداد ريال (خط العرض 39°ش)
- الفترة: مارس إلى سبتمبر
الحسابات:
1. Qd = 20 م³/يوم
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0.1) = 66 م
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3,597 واط ساعة/يوم
4. HSP متوسط (مارس-سبتمبر) = 6.5 ساعات
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6.5 = 2,031 واط ذروة
6. اختر: 2,400 واط ذروة (6 ألواح من 400 واط)
7. المحرك: 1.5 كيلوواط (2 حصان) ثلاثي الطور 400 فولت
8. المضخة: طرد مركزي غاطسة، Q=3م³/س عند 70م
9. وحدة التحكم: VVF من Solener 2.2 كيلوواط
ملخص الفصل 9: الضخ الشمسي المباشر هو التطبيق الأكثر كفاءة واقتصادية للطاقة
الشمسية الكهروضوئية. يأخذ التحجيم الصحيح في الاعتبار التدفق اليومي، والارتفاع المانومتري الإجمالي،
وساعات الشمس القصوى، وكفاءات النظام. تقدم Solener أنظمة كاملة بوحدات تحكم VVF عالية الكفاءة،
ومضخات عالية الأداء، وأكثر من 40 عامًا من الخبرة. فترة الاسترداد النموذجية أقل من 2-3 سنوات،
مع عمر افتراضي يزيد عن 30 عامًا وتكاليف صيانة دنيا.
9.1 مقدمهای بر پمپاژ خورشیدی مستقیم
پمپاژ خورشیدی مستقیم کارآمدترین و اقتصادیترین کاربرد انرژی خورشیدی فتوولتائیک برای استخراج آب است. برخلاف سیستمهای باتری، پمپاژ خورشیدی مستقیم انرژی خورشیدی را به انرژی هیدرولیکی تبدیل میکند بدون عبور میانی از ذخیرهسازی الکتروشیمیایی، آب را در مخازن (انرژی پتانسیل) به جای الکتریسیته (انرژی شیمیایی) انباشت میکند.
سیستمهای پمپاژ خورشیدی Solener - فناوری اسپانیا - بازده بالا
9.2 اجزای سیستم پمپاژ خورشیدی
| جزء | عملکرد | فناوری Solener |
|---|---|---|
| مولد فتوولتائیک | تابش خورشیدی را به الکتریسیته DC تبدیل میکند | پنلهای تک کریستالی/چند کریستالی |
| مبدل/اینورتر | توان را تنظیم و MPPT را انجام میدهد | کنترلکننده VVF Solener |
| موتور-پمپ | انرژی الکتریکی را به هیدرولیکی تبدیل میکند | پمپهای گریز از مرکز/مارپیچ |
9.3 اندازهگیری سیستم
مرحله 1: تعیین نیازهای آب
Qd = دبی روزانه مورد نیاز (م³/روز)
مرحله 2: محاسبه هد کل معادل
HTE ≈ Hثابت × 1.1
مرحله 3: محاسبه انرژی هیدرولیک
EH (واتساعت) = V (لیتر) × H (متر) / 367
مرحله 4: تعیین ساعات خورشیدی اوج (HSP)
HSP = تابش روزانه (کیلووات ساعت/م²/روز)
مرحله 5: محاسبه توان فتوولتائیک
PFV (وات اوج) = (10 × HTE × Qd) / HSP
Qd = دبی روزانه مورد نیاز (م³/روز)
مرحله 2: محاسبه هد کل معادل
HTE ≈ Hثابت × 1.1
مرحله 3: محاسبه انرژی هیدرولیک
EH (واتساعت) = V (لیتر) × H (متر) / 367
مرحله 4: تعیین ساعات خورشیدی اوج (HSP)
HSP = تابش روزانه (کیلووات ساعت/م²/روز)
مرحله 5: محاسبه توان فتوولتائیک
PFV (وات اوج) = (10 × HTE × Qd) / HSP
9.4 انتخاب موتور-پمپ
| نوع پمپ | محدوده Q-H | بازده | کاربرد معمول |
|---|---|---|---|
| گریز از مرکز سطحی | Q بالا، H پایین (<30م) | 60% | آبیاری، انتقال |
| گریز از مرکز مستغرق | Q متوسط-بالا، H متوسط | 65-70% | چاههای عمیق، آبیاری |
| مارپیچ (جابجایی مثبت) | Q پایین، H بالا (>50م) | 90% | چاههای عمیق، فشار بالا |
9.5 انتخاب کنترلکننده VVF Solener
معیارها بر اساس نوع راهاندازی:
راهاندازی مستقیم یا عمق زیاد:
Pاینورتر = 7 × Pپمپ
پمپ با راهاندازی Δ/λ:
Pاینورتر = 3 × Pپمپ
توصیه Solener:
همیشه یک درایو بزرگتر از موتور (1 یا 2 سایز بزرگتر) انتخاب کنید
راهاندازی مستقیم یا عمق زیاد:
Pاینورتر = 7 × Pپمپ
پمپ با راهاندازی Δ/λ:
Pاینورتر = 3 × Pپمپ
توصیه Solener:
همیشه یک درایو بزرگتر از موتور (1 یا 2 سایز بزرگتر) انتخاب کنید
9.6 مثال عملی اندازهگیری
دادههای پروژه:
- محصول: تاکستان، 2 هکتار
- نیازها: 20 م³/روز در تابستان
- چاه: سطح ثابت 40م، پویا 50م
- مخزن: در ارتفاع 10م، فاصله 100م
- مکان: سیوداد رئال (عرض جغرافیایی 39°شمال)
- دوره: مارس تا سپتامبر
محاسبات:
1. Qd = 20 م³/روز
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0.1) = 66 م
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3,597 واتساعت/روز
4. HSP میانگین (مارس-سپتامبر) = 6.5 ساعت
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6.5 = 2,031 وات اوج
6. انتخاب: 2,400 وات اوج (6 پنل 400 واتی)
7. موتور: 1.5 کیلووات (2 اسب بخار) سه فاز 400 ولت
8. پمپ: گریز از مرکز مستغرق، Q=3م³/ساعت در 70م
9. کنترلکننده: VVF Solener 2.2 کیلووات
- محصول: تاکستان، 2 هکتار
- نیازها: 20 م³/روز در تابستان
- چاه: سطح ثابت 40م، پویا 50م
- مخزن: در ارتفاع 10م، فاصله 100م
- مکان: سیوداد رئال (عرض جغرافیایی 39°شمال)
- دوره: مارس تا سپتامبر
محاسبات:
1. Qd = 20 م³/روز
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0.1) = 66 م
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3,597 واتساعت/روز
4. HSP میانگین (مارس-سپتامبر) = 6.5 ساعت
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6.5 = 2,031 وات اوج
6. انتخاب: 2,400 وات اوج (6 پنل 400 واتی)
7. موتور: 1.5 کیلووات (2 اسب بخار) سه فاز 400 ولت
8. پمپ: گریز از مرکز مستغرق، Q=3م³/ساعت در 70م
9. کنترلکننده: VVF Solener 2.2 کیلووات
خلاصه فصل 9: پمپاژ خورشیدی مستقیم کارآمدترین و اقتصادیترین کاربرد انرژی
خورشیدی فتوولتائیک است. اندازهگیری صحیح دبی روزانه، هد کل معادل، ساعات خورشیدی اوج و بازدههای
سیستم را در نظر میگیرد. Solener سیستمهای کاملی با کنترلکنندههای VVF با بازده بالا، پمپهای
با عملکرد بالا و بیش از 40 سال تجربه ارائه میدهد. دوره بازگشت معمولی کمتر از 2-3 سال است،
با عمر مفید بیش از 30 سال و هزینههای نگهداری حداقل.
9.1 Introdução ao Bombeamento Solar Direto
O bombeamento solar direto é a aplicação mais eficiente e econômica da energia solar fotovoltaica para extração de água. Ao contrário dos sistemas com baterias, o bombeamento solar direto converte energia solar em energia hidráulica sem passagem intermediária por armazenamento eletroquímico, acumulando água em depósitos (energia potencial) em vez de eletricidade (energia química).
Sistemas de Bombeamento Solar Solener - Tecnologia Espanhola - Alta Eficiência
9.2 Componentes do Sistema de Bombeamento Solar
| Componente | Função | Tecnologia Solener |
|---|---|---|
| Gerador Fotovoltaico | Converte radiação solar em eletricidade CC | Painéis monocristalinos/policristalinos |
| Conversor/Inversor | Condiciona a potência e realiza MPPT | Controlador VVF Solener |
| Motor-Bomba | Transforma energia elétrica em hidráulica | Bombas centrífugas/helicoidais |
9.3 Dimensionamento do Sistema
Passo 1: Determinar Necessidades de Água
Qd = Vazão diária requerida (m³/dia)
Passo 2: Calcular Altura Manométrica Total
HTE ≈ Hestática × 1,1
Passo 3: Calcular Energia Hidráulica
EH (Wh) = V (litros) × H (metros) / 367
Passo 4: Determinar Horas Solar Pico (HSP)
HSP = Irradiação diária (kWh/m²/dia)
Passo 5: Calcular Potência Fotovoltaica
PFV (Wp) = (10 × HTE × Qd) / HSP
Qd = Vazão diária requerida (m³/dia)
Passo 2: Calcular Altura Manométrica Total
HTE ≈ Hestática × 1,1
Passo 3: Calcular Energia Hidráulica
EH (Wh) = V (litros) × H (metros) / 367
Passo 4: Determinar Horas Solar Pico (HSP)
HSP = Irradiação diária (kWh/m²/dia)
Passo 5: Calcular Potência Fotovoltaica
PFV (Wp) = (10 × HTE × Qd) / HSP
9.4 Seleção do Motor-Bomba
| Tipo de Bomba | Faixa Q-H | Rendimento | Aplicação Típica |
|---|---|---|---|
| Centrífuga superficial | Q alto, H baixa (<30m) | 60% | Irrigação, trasvases |
| Centrífuga submersível | Q médio-alto, H média | 65-70% | Poços profundos, irrigação |
| Helicoidal (deslocamento positivo) | Q baixo, H alta (>50m) | 90% | Poços profundos, alta pressão |
9.5 Seleção do Controlador VVF Solener
Critérios segundo tipo de partida:
Partida direta ou grande profundidade:
Pinversor = 7 × Pn bomba
Bomba com partida Δ/λ:
Pinversor = 3 × Pn bomba
Recomendação Solener:
Sempre selecionar um variador superior ao motor (1 ou 2 tamanhos maiores)
Partida direta ou grande profundidade:
Pinversor = 7 × Pn bomba
Bomba com partida Δ/λ:
Pinversor = 3 × Pn bomba
Recomendação Solener:
Sempre selecionar um variador superior ao motor (1 ou 2 tamanhos maiores)
9.6 Exemplo Prático de Dimensionamento
Dados do projeto:
- Cultura: Vinhedo, 2 hectares
- Necessidades: 20 m³/dia no verão
- Poço: Nível estático 40m, dinâmico 50m
- Depósito: A 10m de altura, 100m de distância
- Localização: Ciudad Real (Latitude 39°N)
- Período: Março a Setembro
Cálculos:
1. Qd = 20 m³/dia
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0,1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3.597 Wh/dia
4. HSP médio (Mar-Set) = 6,5 horas
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6,5 = 2.031 Wp
6. Selecionar: 2.400 Wp (6 painéis de 400W)
7. Motor: 1,5 kW (2 CV) trifásico 400V
8. Bomba: Centrífuga submersível, Q=3m³/h a 70m
9. Controlador: VVF Solener 2,2 kW
- Cultura: Vinhedo, 2 hectares
- Necessidades: 20 m³/dia no verão
- Poço: Nível estático 40m, dinâmico 50m
- Depósito: A 10m de altura, 100m de distância
- Localização: Ciudad Real (Latitude 39°N)
- Período: Março a Setembro
Cálculos:
1. Qd = 20 m³/dia
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0,1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3.597 Wh/dia
4. HSP médio (Mar-Set) = 6,5 horas
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6,5 = 2.031 Wp
6. Selecionar: 2.400 Wp (6 painéis de 400W)
7. Motor: 1,5 kW (2 CV) trifásico 400V
8. Bomba: Centrífuga submersível, Q=3m³/h a 70m
9. Controlador: VVF Solener 2,2 kW
Resumo do Capítulo 9: O bombeamento solar direto é a aplicação mais eficiente
e econômica da energia solar fotovoltaica. O dimensionamento correto considera vazão diária,
altura manométrica total, horas solar pico e rendimentos do sistema. Solener oferece sistemas
completos com controladores VVF de alta eficiência, bombas de alto rendimento e mais de 40 anos
de experiência. A amortização típica é inferior a 2-3 anos, com vida útil superior a 30 anos e
custos de manutenção mínimos.
9.1 直接太阳能泵送简介
直接太阳能泵送是光伏太阳能用于取水的最有效和经济的应用。与电池系统不同,直接太阳能 泵送将太阳能转化为液压能,而不通过电化学存储的中间过程,将水储存在水箱(势能)中, 而不是电能(化学能)。
太阳能泵送系统 Solener - 西班牙技术 - 高效率
9.2 太阳能泵送系统组件
| 组件 | 功能 | Solener技术 |
|---|---|---|
| 光伏发电机 | 将太阳辐射转换为直流电 | 单晶/多晶面板 |
| 转换器/逆变器 | 调节功率并执行MPPT | Solener VVF控制器 |
| 电机泵 | 将电能转化为液压能 | 离心/螺旋泵 |
9.3 系统尺寸确定
步骤1: 确定需水量
Qd = 所需日流量(m³/天)
步骤2: 计算总扬程
HTE ≈ H静态 × 1.1
步骤3: 计算液压能
EH (瓦时) = V (升) × H (米) / 367
步骤4: 确定峰值日照时数(HSP)
HSP = 日辐照量(kWh/m²/天)
步骤5: 计算光伏功率
PFV (瓦峰值) = (10 × HTE × Qd) / HSP
Qd = 所需日流量(m³/天)
步骤2: 计算总扬程
HTE ≈ H静态 × 1.1
步骤3: 计算液压能
EH (瓦时) = V (升) × H (米) / 367
步骤4: 确定峰值日照时数(HSP)
HSP = 日辐照量(kWh/m²/天)
步骤5: 计算光伏功率
PFV (瓦峰值) = (10 × HTE × Qd) / HSP
9.4 电机泵选择
| 泵类型 | Q-H范围 | 效率 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 表面离心泵 | 高Q,低H(<30m) | 60% | 灌溉,输送 |
| 潜水离心泵 | 中高Q,中H | 65-70% | 深井,灌溉 |
| 螺旋泵(正排量) | 低Q,高H(>50m) | 90% | 深井,高压 |
9.5 Solener VVF控制器选择
根据启动类型的标准:
直接启动或大深度:
P逆变器 = 7 × P泵
带Δ/λ启动的泵:
P逆变器 = 3 × P泵
Solener建议:
始终选择比电机大的变频器(大1或2个尺寸)
直接启动或大深度:
P逆变器 = 7 × P泵
带Δ/λ启动的泵:
P逆变器 = 3 × P泵
Solener建议:
始终选择比电机大的变频器(大1或2个尺寸)
9.6 实际尺寸确定示例
项目数据:
- 作物: 葡萄园,2公顷
- 需求: 夏季20 m³/天
- 井: 静态水位40m,动态50m
- 水箱: 高度10m,距离100m
- 位置: 雷阿尔城(纬度39°N)
- 期间: 3月至9月
计算:
1. Qd = 20 m³/天
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0.1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3,597 瓦时/天
4. HSP平均值(3月-9月) = 6.5小时
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6.5 = 2,031 瓦峰值
6. 选择: 2,400 瓦峰值(6块400W面板)
7. 电机: 1.5 kW(2马力)三相400V
8. 泵: 潜水离心泵,Q=3m³/h 在70m
9. 控制器: Solener VVF 2.2 kW
- 作物: 葡萄园,2公顷
- 需求: 夏季20 m³/天
- 井: 静态水位40m,动态50m
- 水箱: 高度10m,距离100m
- 位置: 雷阿尔城(纬度39°N)
- 期间: 3月至9月
计算:
1. Qd = 20 m³/天
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0.1) = 66 m
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3,597 瓦时/天
4. HSP平均值(3月-9月) = 6.5小时
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6.5 = 2,031 瓦峰值
6. 选择: 2,400 瓦峰值(6块400W面板)
7. 电机: 1.5 kW(2马力)三相400V
8. 泵: 潜水离心泵,Q=3m³/h 在70m
9. 控制器: Solener VVF 2.2 kW
第9章摘要: 直接太阳能泵送是光伏太阳能最有效和经济的应用。正确的尺寸
确定考虑日流量、总扬程、峰值日照时数和系统效率。Solener提供具有高效率VVF控制器、
高性能泵和超过40年经验的完整系统。典型回收期不到2-3年,使用寿命超过30年,维护成本最低。
9.1 Введение в прямую солнечную насосную систему
Прямая солнечная насосная система является наиболее эффективным и экономичным применением фотоэлектрической солнечной энергии для извлечения воды. В отличие от систем с батареями, прямая солнечная насосная система преобразует солнечную энергию в гидравлическую энергию без промежуточного электрохимического накопления, накапливая воду в резервуарах (потенциальная энергия) вместо электричества (химическая энергия).
Системы солнечного насоса Solener - Испанская технология - Высокая эффективность
9.2 Компоненты системы солнечного насоса
| Компонент | Функция | Технология Solener |
|---|---|---|
| Фотоэлектрический генератор | Преобразует солнечное излучение в электричество DC | Монокристаллические/поликристаллические панели |
| Преобразователь/Инвертор | Кондиционирует мощность и выполняет MPPT | Контроллер VVF Solener |
| Мотор-насос | Преобразует электрическую энергию в гидравлическую | Центробежные/винтовые насосы |
9.3 Размер системы
Шаг 1: Определить потребности в воде
Qd = Требуемый ежедневный расход (м³/день)
Шаг 2: Рассчитать общий напор
HTE ≈ Hстатический × 1,1
Шаг 3: Рассчитать гидравлическую энергию
EH (Вт·ч) = V (литры) × H (метры) / 367
Шаг 4: Определить пиковые солнечные часы (HSP)
HSP = Ежедневная инсоляция (кВт·ч/м²/день)
Шаг 5: Рассчитать фотоэлектрическую мощность
PFV (Вт пик) = (10 × HTE × Qd) / HSP
Qd = Требуемый ежедневный расход (м³/день)
Шаг 2: Рассчитать общий напор
HTE ≈ Hстатический × 1,1
Шаг 3: Рассчитать гидравлическую энергию
EH (Вт·ч) = V (литры) × H (метры) / 367
Шаг 4: Определить пиковые солнечные часы (HSP)
HSP = Ежедневная инсоляция (кВт·ч/м²/день)
Шаг 5: Рассчитать фотоэлектрическую мощность
PFV (Вт пик) = (10 × HTE × Qd) / HSP
9.4 Выбор мотор-насоса
| Тип насоса | Диапазон Q-H | Эффективность | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Поверхностный центробежный | Высокий Q, низкий H (<30м) | 60% | Орошение, перекачка |
| Погружной центробежный | Средне-высокий Q, средний H | 65-70% | Глубокие скважины, орошение |
| Винтовой (положительное вытеснение) | Низкий Q, высокий H (>50м) | 90% | Глубокие скважины, высокое давление |
9.5 Выбор контроллера VVF Solener
Критерии по типу пуска:
Прямой пуск или большая глубина:
Pинвертор = 7 × Pнасос
Насос с пуском Δ/λ:
Pинвертор = 3 × Pнасос
Рекомендация Solener:
Всегда выбирать привод больше двигателя (на 1 или 2 размера больше)
Прямой пуск или большая глубина:
Pинвертор = 7 × Pнасос
Насос с пуском Δ/λ:
Pинвертор = 3 × Pнасос
Рекомендация Solener:
Всегда выбирать привод больше двигателя (на 1 или 2 размера больше)
9.6 Практический пример sizing
Данные проекта:
- Культура: Виноградник, 2 гектара
- Потребности: 20 м³/день летом
- Скважина: Статический уровень 40м, динамический 50м
- Резервуар: На высоте 10м, расстояние 100м
- Расположение: Сьюдад-Реаль (Широта 39°N)
- Период: С марта по сентябрь
Расчеты:
1. Qd = 20 м³/день
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0,1) = 66 м
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3.597 Вт·ч/день
4. HSP средний (Мар-Сен) = 6,5 часов
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6,5 = 2.031 Вт пик
6. Выбрать: 2.400 Вт пик (6 панелей по 400Вт)
7. Двигатель: 1,5 кВт (2 л.с.) трехфазный 400В
8. Насос: Погружной центробежный, Q=3м³/ч при 70м
9. Контроллер: VVF Solener 2,2 кВт
- Культура: Виноградник, 2 гектара
- Потребности: 20 м³/день летом
- Скважина: Статический уровень 40м, динамический 50м
- Резервуар: На высоте 10м, расстояние 100м
- Расположение: Сьюдад-Реаль (Широта 39°N)
- Период: С марта по сентябрь
Расчеты:
1. Qd = 20 м³/день
2. HTE = 50 + 10 + (60 × 0,1) = 66 м
3. EH = (20 × 1000 × 66) / 367 = 3.597 Вт·ч/день
4. HSP средний (Мар-Сен) = 6,5 часов
5. PFV = (10 × 66 × 20) / 6,5 = 2.031 Вт пик
6. Выбрать: 2.400 Вт пик (6 панелей по 400Вт)
7. Двигатель: 1,5 кВт (2 л.с.) трехфазный 400В
8. Насос: Погружной центробежный, Q=3м³/ч при 70м
9. Контроллер: VVF Solener 2,2 кВт
Резюме главы 9: Прямая солнечная насосная система является наиболее эффективным
и экономичным применением фотоэлектрической солнечной энергии. Правильный sizing учитывает ежедневный
расход, общий напор, пиковые солнечные часы и эффективности системы. Solener предлагает полные
системы с высокоэффективными контроллерами VVF, высокопроизводительными насосами и более чем
40-летним опытом. Типичная окупаемость составляет менее 2-3 лет, со сроком службы более 30 лет
и минимальными затратами на обслуживание.