ปั๊มแบบ Off-Grid: วิธีกำหนดขนาด กำลังไฟ และเลือกระบบปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสม

ปั๊มจุ่มขนาด 3 นิ้วที่เหมือนกันสองตัว ซึ่งติดตั้งห่างกันสองสามร้อยเมตรบนหลุมเจาะประเภทเดียวกัน มีพฤติกรรมแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง โดยตัวหนึ่งยกน้ำตลอดบ่าย และอีกตัวหนึ่งยกน้ำก่อนเที่ยง ปั้มก็เหมือนกัน สถาปัตยกรรมพลังงานนอกระบบที่อยู่เบื้องหลังพวกเขาไม่ได้เป็นเช่นนั้น

นี่คือคำตอบสั้น ๆ ก่อนรายละเอียด ปั๊มนอกกริดไม่ใช่ปั๊มชนิดพิเศษ เป็นปั๊มจุ่มแบบมาตรฐาน ปั๊มผิวน้ำ หรือปั๊มสระว่ายน้ำที่จับคู่กับแหล่งพลังงานที่ไม่มีโครงข่ายสาธารณูปโภคด้านหลัง เช่น แผงโซลาร์เซลล์ ธนาคารแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือทั้งสองอย่างรวมกัน พร้อมตัวควบคุมที่ช่วยให้มอเตอร์หมุนในขณะที่อินพุตแกว่งจากตอนเช้าที่มีเมฆสลัวไปจนถึงเอาท์พุตเที่ยงวันเต็ม จับคู่ส่วนหัว กระแส เคเบิล และตัวควบคุมกับจุดทำงานจุดเดียว และการสูบน้ำนอกกริดจะไม่เกิดเหตุการณ์ใดๆ ไม่ตรงกันและความล้มเหลวมักจะปรากฏในตัวควบคุมก่อนและปั๊มที่สอง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ผู้ซื้อที่เปรียบเทียบราคาเฉพาะปั๊มมีแนวโน้มที่จะสร้างระบบใหม่สองครั้ง

สิ่งที่นับเป็นปั๊มแบบ Off-Grid

ปั๊มนอกกริดคือปั๊มใดๆ ที่มีแหล่งพลังงานหลักไม่ขึ้นอยู่กับโครงข่ายสาธารณูปโภค พร้อมด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปล่อยให้มันทำงานบนแหล่งนั้น คำจำกัดความดังกล่าวจะเคลื่อนจุดศูนย์ถ่วงออกจากตัวปั๊มอย่างเงียบๆ และไปยังโซ่ส่งกำลัง เนื่องจากปั๊มจะมองเห็นเฉพาะสิ่งที่ตัวควบคุมและอาร์เรย์ส่งไปให้เท่านั้น

สถาปัตยกรรมสี่แบบครอบคลุมการติดตั้งจริงเกือบทุกแบบ:

• พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง อาร์เรย์ป้อนมอเตอร์กระแสตรงผ่านตัวควบคุมการติดตามจุดกำลังสูงสุด ไม่มีแบตเตอรี่ ไม่มีเชื้อเพลิง น้ำเคลื่อนที่ในขณะที่ดวงอาทิตย์ส่องแสง
• พลังงานแสงอาทิตย์บวกแบตเตอรี่ อาร์เรย์จะชาร์จแบตเตอรีแบงก์และแบตเตอรี่จะรันปั๊ม ดังนั้นการจ่ายไฟจะดำเนินต่อไปหลังจากมืดโดยต้องเสียฮาร์ดแวร์เพิ่มเติมและการสูญเสียประจุ
• สวิตช์อัตโนมัติ AC/DC แบบไฮบริด Solar DC เป็นแหล่งพลังงานหลัก เมื่อการแผ่รังสีต่ำกว่าเกณฑ์ ตัวควบคุมจะถ่ายโอนไปยังแหล่งจ่ายไฟหลัก AC หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และส่งกลับเมื่อดวงอาทิตย์กลับมา
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC เท่านั้น ระบุง่ายที่สุดและแพงที่สุดในการรัน ยังคงพบเห็นได้ทั่วไปเมื่อมีชุดดีเซลอยู่แล้วที่ไซต์งาน

สถาปัตยกรรมทั้งสี่เคียงข้างกัน

การกำหนดขนาด: หัวและปริมาตรก่อน วัตต์วินาที

ปรับขนาดปั๊มเทียบกับปริมาณน้ำแบบไดนามิกทั้งหมดและปริมาณน้ำในแต่ละวัน วัตต์ตามมาจากการคำนวณนั้นแทนที่จะนำมัน กำลังไฮดรอลิกสามารถประมาณได้ง่าย โดยที่ P = 1,000 x 9.81 x Q x H / 3600 โดยที่ P คือวัตต์ Q คือการไหลเป็นลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง และ H คือเฮดไดนามิกทั้งหมดเป็นเมตร

ปั๊มสูบน้ำขนาด 5 ลบ.ม. ต่อวันบนความสูง 45 ม. พร้อมชั่วโมงแสงอาทิตย์ใช้งานได้ 6 ชั่วโมง ต้องการพลังงานประมาณ 0.83 ลบ.ม./ชม. ซึ่งเท่ากับกำลังไฮดรอลิกประมาณ 100 วัตต์ หารด้วยประสิทธิภาพของปั๊มจริงที่ 0.35 ถึง 0.5 และคุณจะเข้าใกล้มอเตอร์ขนาด 250 วัตต์ ขยายอาเรย์ให้ใหญ่ขึ้น 1.3 ถึง 1.5 เท่าของอัตรามอเตอร์ และชุดแผงขนาด 350-400 W จะกลายเป็นจุดเริ่มต้นในทางปฏิบัติ

หัวแบบไดนามิกทั้งหมดมีสองส่วน หัวคงที่คือระยะห่างแนวตั้งจากผิวน้ำถึงจุดระบาย หัวเสียดสีคือทุกสิ่งที่น้ำเสียดสีระหว่างทาง: ความยาวท่อ ข้อศอก เช็ควาล์ว และการดึงออกที่เกิดขึ้นในขณะที่ปั๊มทำงาน การกำหนดขนาดบนส่วนหัวแบบคงที่เพียงอย่างเดียวเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้ระบบทำงานได้น้อยเกินไปในสัปดาห์แรก

ตัวอย่างการทำงาน

บ่อน้ำลึก 40 ม. ระดับน้ำลงไป 25 ม. ถังสูงจากพื้นดิน 8 ม. และท่อขนาด 32 มม. ยาว 60 ม. หัวแบบคงที่คือ 33 ม. แรงเสียดทานจะเพิ่มประมาณ 4-6 ม. ที่ 1 ลบ.ม./ชม. ดังนั้นควรวางแผนที่ 38-40 ม. ไม่ใช่ 33 ม. เพิ่มการเบิกจ่ายตามฤดูกาลและตัวเลขจะเคลื่อนไหวอีกครั้ง

เมื่อส่วนหัวตกลงไปต่ำกว่า 8 เมตร ปั๊มจะเคลื่อนที่เหนือพื้นดิน โดยปกติแล้วยูนิตพื้นผิวแบบรองพื้นเองจะเป็นคำตอบที่ถูกกว่าและมีประโยชน์มากกว่าสำหรับบ่อ ถัง และบ่อน้ำตื้น

ปั๊มจุ่มหรือปั๊มพื้นผิว?

ความลึกตัดสินใจ ระยะดูดที่สูงกว่าประมาณ 7-8 ม. ปั๊มจะต้องลงไปในน้ำ เหนือสิ่งอื่นใดปั๊มพื้นผิวมีราคาถูกกว่าและใช้งานง่ายกว่า ปั๊มพื้นผิวจะยกขึ้นโดยการดูด และความดันบรรยากาศทำให้เพดานแข็งใกล้กับระดับน้ำทะเล 10.3 ม. - ในทางปฏิบัติอยู่ที่ 7 ถึง 8 ม. เมื่อมีการเสียดสี ระดับความสูง และใบพัดที่ชำรุด ดันด้านดูดแรงขึ้นและเกิดโพรงอากาศ: เสียงดังกึกก้องและใบพัดที่กัดกร่อนอย่างเงียบ ๆ

วัสดุใบพัดมีความสำคัญพอๆ กับประเภทของปั๊ม สำหรับน้ำสะอาดและการทำงานเป็นจังหวะ ใบพัดพลาสติกเป็นตัวเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่าอย่างสมเหตุสมผล สำหรับน้ำที่มีทราย เคมีรุนแรง หรืองานที่ต้องต่อเนื่องเกือบตลอดเวลา เหล็กกล้าไร้สนิมทนทานต่อการเสียดสีและการกัดเซาะได้ดีกว่ามาก และค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมก็น้อยเมื่อเทียบกับราคาในการดึงปั๊มสองครั้ง

ปั๊มจุ่มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 4 นิ้ว ใบพัดสแตนเลส ปั๊มจุ่มใบพัดสแตนเลสสำหรับน้ำใต้ดินที่เป็นทรายและงานต่อเนื่อง พร้อมรุ่น 800–3000 W และตัวเลือกการไหลหลายแบบสำหรับโครงการในหมู่บ้านหรืออุตสาหกรรม ดูผลิตภัณฑ์ →

ผู้ควบคุมทำการยกของหนัก

ในการติดตั้งนอกกริดที่ล้มเหลว ตัวควบคุมมักจะเป็นจุดอ่อนมากกว่าปั๊ม คอนโทรลเลอร์มีงานสี่งาน: ติดตามจุดกำลังสูงสุดของอาเรย์ในขณะที่รังสีเคลื่อนที่ ปกป้องมอเตอร์จากการทำงานแบบแห้งเมื่อระดับน้ำลดลง สตาร์ทมอเตอร์อย่างนุ่มนวลเพื่อให้กระแสที่ไหลเข้าไม่ทำให้อาเรย์ส่วนขอบพังทลาย และ - ในระบบไฮบริด - ถ่ายโอนระหว่าง DC และ AC โดยไม่ต้องตอกขดลวด ปั๊มขนาด 3 กิโลวัตต์จะทำงานอย่างมีความสุขจากตัวควบคุมที่รองรับขนาด 12 กิโลวัตต์ มันจะทำงานได้ไม่ดีนักจากคอนโทรลเลอร์ที่สูญเสียการล็อค MPPT ทุกครั้งที่มีคลาวด์ผ่านไป

พาวเวอร์แบนด์มีความสำคัญที่นี่ ตัวควบคุม DC 400-1500 W เหมาะกับครัวเรือนขนาดเล็กและหน้าที่ปศุสัตว์ ยูนิตสวิตช์อัตโนมัติ 1100-3000 W ครอบคลุมระบบไฮบริดสเกลฟาร์มส่วนใหญ่ ผู้ควบคุมขนาด 5500-13000 W ทำหน้าที่ควบคุมการจัดหาหมู่บ้านและบล็อกชลประทานขนาดใหญ่ การซื้อสายรัดหนึ่งเส้นเหนือจุดปฏิบัติหน้าที่ที่วัดได้ถือเป็นการประกันที่สมเหตุสมผลสำหรับโต๊ะน้ำที่ตกลงมา

ตัวควบคุมปั๊ม AC/DC สวิตช์อัตโนมัติพลังงานแสงอาทิตย์ 1100–3000W ตัวควบคุม AC/DC ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์จะสลับไปที่แหล่งจ่ายไฟหลักในที่แสงน้อยเพื่อการจ่ายน้ำอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง ที่อยู่อาศัย IP65, MPPT, LCD, การป้องกันมอเตอร์เหมาะกับโครงการฟาร์มและหมู่บ้าน ดูผลิตภัณฑ์ →

ที่ซึ่งปั๊มนอกระบบได้รับการเก็บรักษา

รอบการทำงานสี่รอบทำให้เกิดการสูบน้ำนอกโครงข่ายเกือบทั้งหมด: การจ่ายน้ำภายในประเทศ การชลประทาน การหมุนเวียน และการถ่ายโอน

• อุปทานภายในประเทศ ครัวเรือนที่ไม่มีกริดหรือครัวเรือนที่ไม่น่าเชื่อถือ โดยทั่วไปต้องการพื้นที่ 1-3 ลบ.ม. ต่อวันที่ความสูง 20-60 ม. ที่ ปั๊มน้ำพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการใช้ชีวิตนอกระบบ สถานการณ์จะอธิบายรูปแบบนั้นโดยละเอียด
• ชลประทาน. บล็อกน้ำหยดและสปริงเกอร์ปั๊มยากที่สุดในช่วงเที่ยงวัน ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับเอาท์พุตอาเรย์สูงสุด ทำให้ ปั๊มน้ำพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการชลประทาน รอบการทำงานเป็นโหลดนอกกริดที่เหมาะที่สุด
• การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและการบำรุงรักษาแม่น้ำ หัวที่ต่ำกว่า, ปริมาณที่มากขึ้น, รันไทม์รายวันที่ยาวนาน; การเติมอากาศและการไหลเวียนมักมีความสำคัญมากกว่าแรงดัน
• การไหลเวียนของสระน้ำ การกรองทำงาน 6-10 ชั่วโมงต่อวันตามฤดูกาล ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับปั๊มสระว่ายน้ำพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริด

สิ่งที่ควรตรวจสอบก่อนสั่งซื้อ

จดจุดภาษีไว้ก่อนที่จะเปรียบเทียบราคา ข้อกำหนดตามมาจากตัวเลขเจ็ดตัว

1. หัวไดนามิกทั้งหมด วัดรวมทั้งการดึงลงและแรงเสียดทาน ไม่ใช่ความลึกของหลุมเจาะ
2. ปริมาณรายวันเป็นลูกบาศก์เมตร และเวลาดวงอาทิตย์ที่คุณสามารถนับได้ในเดือนที่เลวร้ายที่สุด
3. คุณภาพน้ำ: ทราย ตะกอน และเหล็ก เป็นตัวตัดสินระหว่างใบพัดพลาสติกและใบพัดสแตนเลส
4. ความยาวสายเคเบิลและหน้าตัด เนื่องจากแรงดันตกคร่อมการทำงาน DC 60 ม. อาจทำให้เอาท์พุตเสียค่าใช้จ่ายมากกว่าที่อาเรย์ขนาดใหญ่จะได้รับ
5. คุณสมบัติตัวควบคุม: MPPT, การป้องกันการทำงานแบบแห้ง, การตัดแรงดันไฟฟ้าเกินและต่ำเกินไป และเวลาถ่ายโอน AC
6. มีแหล่งจ่ายไฟ AC อยู่ที่ไซต์หรือไม่ ซึ่งตัดสินใจระหว่าง DC ล้วนๆ และการออกแบบแบบไฮบริด
7. แผนบริการ: ปั๊มขึ้นจากพื้นดินอย่างไร และใครเป็นผู้ทำ

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับปั๊มออฟกริด

ปั๊มนอกกริดสามารถทำงานได้โดยไม่ใช้แบตเตอรี่หรือไม่

ใช่และส่วนใหญ่ทำ ระบบไฟฟ้ากระแสตรงพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงจะปั๊มในขณะที่อาร์เรย์สร้างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้เท่านั้น และน้ำจะเข้าสู่ถังหรืออ่างเก็บน้ำ ซึ่งมีราคาถูกกว่าแบตเตอรีแบตเตอรีมาก แบตเตอรี่เหมาะสมเมื่อใช้น้ำในขณะที่ถูกสูบแทนที่จะเก็บไว้

จะเกิดอะไรขึ้นในช่วงสัปดาห์ที่มีเมฆมาก?

เอาท์พุตตกลงพร้อมกับการฉายรังสี และระบบโดยตรงอาจหยุดทำงานโดยสิ้นเชิง ตัวควบคุมไฮบริดจะถ่ายโอนไปยังแหล่งจ่ายไฟหลัก AC หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อบัส DC ลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ จากนั้นจึงถ่ายโอนกลับโดยอัตโนมัติ เพื่อให้ถังยังคงเติมอยู่ ระบบที่ไม่มีการสำรองข้อมูลเพียงแค่รอสภาพอากาศเท่านั้น

ใบพัดพลาสติกหรือสแตนเลส?

สำหรับน้ำสะอาดและการใช้งานไม่ต่อเนื่อง พลาสติกถือเป็นตัวเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่าพอสมควร สำหรับน้ำที่มีทราย สารเคมีที่รุนแรง หรือการทำงานที่ต่อเนื่องเกือบตลอดเวลา สแตนเลสจะต้านทานการเสียดสีและการกัดเซาะได้ดีกว่ามาก

ฉันต้องใช้อาร์เรย์จำนวนเท่าใดต่อกิโลวัตต์ของปั๊ม

ตามกฎการทำงาน ปล่อยให้แผง 1.3 ถึง 1.5 kW สำหรับมอเตอร์ทุก ๆ kW และมากขึ้นหากปั๊มทำงานที่ส่วนหัวที่สูงหรือไซต์งานมีตอนเช้าที่มืดครึ้มยาวนาน แผงเสริมมักจะถูกกว่าแบตเตอรี่เสริม

คอนโทรลเลอร์หนึ่งตัวสามารถรันปั๊มหลาย ๆ ตัวได้หรือไม่

ใช่ ในชุดสวิตช์อัตโนมัติขนาด 1100-3000 W จะขับเคลื่อนปั๊มจุ่มและปั๊มผิวน้ำได้หลายแบบ ภายนอกแบนด์นั้น คุณต้องมีคอนโทรลเลอร์ที่ใหญ่กว่า และการปรับขนาดให้เล็กลงก็เป็นทางลัดที่พบบ่อยและมีราคาแพง

การสูบน้ำแบบไร้โครงข่ายให้ผลตอบแทนที่น่าเบื่อ เช่น การวัดปริมาณน้ำ นับลิตรต่อวัน เลือกสถาปัตยกรรมที่ตรงกับสภาพอากาศที่คุณได้รับ จากนั้นซื้อตัวควบคุมที่มีพื้นที่เหนือศีรษะและปั๊มที่มีใบพัดที่เหมาะสมสำหรับน้ำ อย่างอื่นทั้งหมด เช่น การเอียงของแผง ขนาดถัง มาตรวัดสายเคเบิล ล้วนเป็นการปรับให้เหมาะสมตามจุดคงที่เหล่านั้น

หากคุณยังคงเลือกระหว่างสถาปัตยกรรม ให้เริ่มจากจุดปฏิบัติหน้าที่และย้อนกลับไปเป็นวัตต์ ปั๊มเป็นส่วนที่ง่าย