پمپ های خورشیدی

- Jul 29, 2020-

منبع: solarmagazine


پمپ های مکانیکی امروزه کاربردهای زیادی دارند. آنها در پمپاژ آب از چاه ها ، فیلتر آکواریوم ، فیلتر حوضچه و هوادهی رایج هستند. در مورد پمپ های آب ، اصلی ترین کاربرد این دستگاه تبادل مایعات مانند آب است.


از کشاورزی گرفته تا صنعت انرژی ، پمپ ها در طیف گسترده ای از کاربردها یافت می شوند. اصل کار یک پمپ آب اساساً به اصل جابجایی مثبت و انرژی جنبشی بستگی دارد که به فشار آب کمک می کند.


Solar Well Pump Running by Consuming Solar PV Electricity


پمپ های خورشیدی یک مفهوم نسبتاً جدید در مکانیک است. سیستم پمپ آب خورشیدی معمولاً در مصارف مسکونی و تجاری و همچنین برای آبیاری زمین های کشاورزی مشاهده می شود.از طریق پانل های خورشیدیپمپ می تواند هزینه انرژی را از بین ببرد و گزینه عملی تری را فراهم کند که از انرژی خورشید استفاده می کند (و نه مکانیسم های سوختن) برای پمپاژ آب.


معرفی آبیاری با انرژی خورشیدی برای مناطق فقیر و دورافتاده

در مواقعی که کل دنیا استتغییر به خورشیدیاستفاده از انرژی خورشید در سیستم های پمپاژ آب می تواند به طور چشمگیری به پیشرفت و توسعه کشاورزی در کشورهای آفریقایی و بسیاری از مناطق فقیرنشین دیگر کمک کند و تسریع کند. این مفهوم به عنوان آبیاری خورشیدی شناخته شده است و امروزه در بسیاری از مناطق مورد استفاده قرار می گیرد.


African Women Filling and Transporting Water Bottles to Irrigate Crops on Their Farms

واقعیت این است ، انرژی خورشیدی ممکن است ساده ترین راه برای تولید انرژی کشاورزان باشد ، به ویژه برای کسانی که از شبکه های برق با زیرساخت ضعیف در اطراف خانه های خود زندگی می کنند. بنابراین ، استفاده از پمپ های خورشیدی در کشاورزی روز به روز رواج پیدا می کند. مفهوم آبیاری خورشیدی یک دایره با فضیلت است - هنگامی که خورشید می درخشد ، سیستم آبیاری را تغذیه می کند و از محصولاتی که در هوای آفتابی به آب وابسته هستند تغذیه می کند. بنابراین مقدار زیادی از انرژی درست در زمانی که بیشترین میزان نیاز باشد آزاد می شود.


آبیاری خورشیدی مفهومی است که از طریق پمپ های خورشیدی کار می کند. در زیر ، ما آنها را با جزئیات شرح می دهیم.


پمپ آب خورشیدی چیست و محبوب ترین انواع آن کدام است

همانطور که قبلاً بحث کردیم ، پمپ های خورشیدی جایگزین های تمیز ، ساده و با صرفه اقتصادی نسبت به مجموعه های سنتی پمپ های برقی و سوخت محور هستند. آنها بخشی از یک رویکرد سازگار با محیط زیست در کشاورزی هستند و می توانند از آنها برای بهره برداری از هر منطقه ، خواه توسعه یافته یا فقیر استفاده شوند.


با توجه به پتانسیل بسیار زیاد آنها برای استفاده تولیدی و بهره وری کشاورزی ، پمپ های خورشیدی اکنون بیشتر و بیشتر پروژه های کشاورزی را به کار می گیرند. با دانستن اینکه40٪ از جمعیت جهانی به عنوان منبع اصلی درآمد خود به کشاورزی متکی هستند ، دسترسی به آب همچنان برای بسیاری از مردم یک مبارزه مداوم است.این همان چیزی است که خورشیدی برای تغییر و معرفی آینده مقرون به صرفه برای حدود 500 میلیون کشاورز در مقیاس کوچک در سراسر جهان هدف دارد.


اجزای اصلی سیستم پمپ خورشیدی شامل یک آرایه فتوولتائیک (PV) ، یک پمپ موتور الکتریکی است. از طرف دیگر سیستم های پمپاژ آب خورشیدی بر اساس توانایی موتور آنها به عنوان جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب جریان (AC) طبقه بندی می شوند. به تازگی ، مفهوم موتور DC بدون برس (BLDC) برای کاربردهای پمپاژ خورشیدی نیز ارائه شده است.


طبقه بندی و انواع پمپ های خورشیدی

هنگامی که صحبت از سیستم های پمپ خورشیدی مستقل ، اصلی استانواع شاملپمپ های چرخش و جابجایی مثبت. پمپ های گریز از مرکز انتخاب رایج برای چرخش هستند و برای برنامه های سر ثابت طراحی شده اند. خروجی آنها متناسب با سرعت چرخش آنها افزایش می یابد.

علاوه بر این ، پمپ ها همچنین بر اساس قرارگیری آنها (زیر آب و بالاتر از خط آب) به عنوان پمپ های زیر آب و سطح طبقه بندی می شوند.



image
نمایندگی پمپ های زیر آب و سطح.
منبع: [گزارش] نقشه راه فناوری پمپ آب خورشیدی

در کل ، جنبه اصلی مربوط به کارآیی پمپ آب خورشیدی در سه متغیر شامل فشار ، جریان و جریان ورودی پمپ قرار دارد. راندمان سیم به آب متریک متداول است كه راندمان كلی پمپ آب خورشیدی را تعیین می كند (به عنوان نسبت انرژی هیدرولیكی كه از لوله خارج می شود و انرژی حاصل از سیمهای برق از طریق پانل های خورشیدی).


چرا پمپ های آب خورشیدی راهی مناسب برای تقویت کشاورزی در مناطق دور افتاده است (و آفریقا)

پمپ آب با انرژی خورشیدی مفهومی است که سازگار با محیط زیست است. مهمتر از همه ، این مفهومی است که از هرگونه شبکه برق یا سوخت های فسیلی که برای پمپاژ آب از زیر زمین استفاده می شود ، خلاص می شود. در زیر ، ما به مزایا و مضرات استفاده از آنها می پردازیم.


مزایای استفاده از پمپ های خورشیدی

اولین مزیت پمپ های خورشیدی این است که در مناطق منطقه ای و از راه دور قابل اعتماد هستند. نمونه ای کامل از این کشور آفریقا است که یکی از فقیرترین مناطق دورافتاده جهان با آب فراوان است - اما همچنین در بیشتر روزهای آفتاب در سال غنی ترین منطقه غنی ترین منطقه است. در طرف تلنگر ، افریقا تصور می شود كه دارای آن است9٪ از منابع آب شیرین جهانکه سالانه حدود 4000 کیلومتر مکعب آب را ترجمه می کند. بنابراین ، استقرار پمپ های خورشیدی در آفریقا جایگزین مناسبی برای سایر منابع مبتنی بر سوخت است - و گزینه ای دیگر که می تواند زندگی را در هر قسمت از این قاره تحریک کند.


Standalone Solar Water Pumping System for Agricultural Irrigation in Operation


حمل و نقل و جابجایی آسان ، پمپ های خورشیدی را می توان براساس نیاز مزرعه ساماندهی کرد و هزینه عملیاتی بسیار کمی نیز داشت. هر دو مورد از این مزایای اصلی هستند که در درازمدت با صرفه جویی در هزینه ها همراه هستند ، نشان می دهد که یک سیستم پمپاژ آب خورشیدی راه حل مناسبی برای مناطقی است که روزهای آفتابی دارند و آب زیادی به دلایل خود دارند.


معایب عمده

ضرر اصلی استقرار پمپ آبیاری خورشیدی برای کشاورزی هزینه آن (سرمایه گذاری اولیه) است. حتی اگر این امر به قدرت پمپ خاص بستگی دارد ، یک پمپ خورشیدی 120 واتی که نوید تولید 2100 گالن آب در روز را می دهد ، می توانید در بازارهای آنلاین از حدود 235 دلار آمریکا پیدا کنید. یک سیستم کامل برای یک پمپ آبیاری با انرژی خورشیدی مبتنی بر یک پمپ نیز می تواند با قیمت حدود 498 دلار پیدا کند. سایتهای دیگری مانند eBay ، قیمت کیت هایی مانند اینها نسبتاً یکسان است.

بدیهی است ، بین استقرار یک پمپ آب خورشیدی برای خانه شما و دیگری برای یک پروژه کشاورزی تفاوت عمده ای وجود دارد. با انواع مختلف ، اندازه و نیازهای مختلف هزینه های مختلفی به همراه دارد. مدل های ارزان تر و گران قیمت تری وجود دارد اما متوسط ​​هزینه پمپ های خورشیدی به طور کلی بالا است ، با توجه به اینکه بسیاری از آنها برای آبیاری مؤثر باید مستقر شوند. در کل ، در مقایسه با هزینه سوخت های فسیلی و انواع دیگر انرژی ، خورشیدی هنوز در طولانی مدت برنده است.

علاوه بر این ، انرژی خورشیدی در کشاورزی نیز وابسته به آب و هوا است. حتی اگر هنوز هم می توان انرژی خورشیدی را در روزهای ابری و بارانی جمع کرد ، کارایی سیستم خورشیدی افت می کند. به همین دلیل است که سیستم های آبیاری خورشیدی در مناطقی که نور خورشید زیادی دارند بهتر است مورد استفاده قرار گیرند.


آیا پمپ های خورشیدی ارزش سرمایه گذاری دارند

نکته مهمی که در مورد پمپ های خورشیدی و سیستم های آبیاری باید به آن توجه داشته باشید این واقعیت است که هزینه های آنها طی چند سال گذشته بسیار کاهش یافته است.مطابق باتحقیقات جدید آژانس بین المللی انرژی های تجدید پذیر (IRENA) ، 59 درصد کاهش هزینه برای برق تولید شده توسط PV خورشیدی تا سال 2025 در مقایسه با قیمت های 2015 خواهد داشت.


به این ترتیب ، قابلیت اطمینان اقتصادی این سیستم ها برای مناطق و مناطق مختلف متفاوت است ، بیشتر به شرایط سایت ، محصولات زراعی و بازار بستگی دارد.اینفوگرافیکاز بانک جهانی نشان می دهد که در سال 1997 ، میانگین قیمت استقرار انرژی خورشیدی در هر وات 76 دلار بود. در سال 2015 ، این قیمت 0.3 دلار بود که به وضوح نشان دهنده افت قیمت است. در حال حاضر ، یک صفحه خورشیدی به طور متوسط ​​25 سال عمر دارد و در مقایسه با پمپاژ دیزل ، فاقد هرگونه سوخت و عملکرد و نگهداری کمتری است. تنها ضرر هزینه اولیه آن است که در مقایسه با سیستم های پمپاژ آب دیزل حدود دو برابر بیشتر است.


هنگامی که بازده سرمایه گذاری (ROI) به دست می آید ، قیمت نیز یک عامل اصلی است. جنبه اصلی که تعیین کننده دوام اقتصادی (عامل مرتبط با ارزش پمپ های خورشیدی به عنوان یک سرمایه گذاری) است ، این است که چگونه سیستم های خورشیدی در مقایسه با سایر اشکال انرژی مقایسه می شوند.



20 Year Life Cycle Cost Comparison Between Solar-Powered Water Pumps and Traditional Fuel-Driven Pumps
مقایسه هزینه 20 ساله چرخه عمر بین پمپ های انرژی خورشیدی و پمپ های سنتی که دارای سوخت هستند.
منبع: نقشه راه فناوری پمپ آب خورشیدی


به طور کلی ، پمپ های دیزل هزینه های سرمایه گذاری اولیه کم دارند ، اما همچنین با هزینه های بالای بهره برداری و نگهداری نیز در ارتباط هستند ، به این ترتیب تأثیر منفی آنها بر محیط و زیست محیطی نمی گذارد. برخلاف این ، سیستم پمپاژ خورشیدی هزینه های سرمایه گذاری بالاتری دارد اما هزینه های نگهداری و بهره برداری کمتری دارد.


بنابراین ، پیشگویی اصلی سؤال "آیا ارزش آن را دارد" این است ...


اگر در منطقه مستقر با خورشید و آب زیادی قرار دارید ، قطعاً سیستم پمپاژ آب خورشیدی توصیه می شود. با وجود هزینه های اولیه نصب ، هزینه های پایین تر برای نگهداری و ماندگاری بالاتر به شما یک سیستم پیشرفته و در حال اجرا را می دهد که در طولانی مدت به هیچ وجه ، آب تمیز و مزایای زیادی را ایجاد نمی کند.


نحوه خرید پمپ آب خورشیدی کارآمد

همانطور که در بالا اشاره کردیم ، هزینه های سرمایه گذاری مربوط به خرید پمپ های خورشیدی در چند سال گذشته کاهش می یابد. با این حال ، عوامل مؤثر بر کارآیی پمپ آب خورشیدی بیشمار هستند و عبارتند از:

  • دوام اقتصادی

  • دسترسی به پول

  • نصب ، بهره برداری و نگهداری

  • استانداردسازی و کنترل کیفیت محصولات و خدمات

  • مدیریت آب

  • عدالت اجتماعی

با در نظر گرفتن این عوامل ، می توان گفت پمپاژ آب خورشیدی می تواند مزایای چشمگیر زیست محیطی و اقتصادی و اقتصادی را در سطح مزرعه و ملی ایجاد کند. در سطح مزرعه ، این فناوری می تواند منبع قابل اطمینان از انرژی را در مناطق دور افتاده و به ویژه مناطقی که به شبکه برق وصل نمی شوند یا فاقد منبع منظم سوخت های مایع هستند ، فراهم کند. در سطح ملی ، پمپاژ آب خورشیدی می تواند به تثبیت ، افزایش و تنوع بخشیدن به تولید کشاورزی کمک کند ، که پایه و اساس اقتصاد اکثر کشورهای آفریقایی است.


با این تعریف ، یک سیستم پمپاژ آب با انرژی خورشیدی کارآمد است که میزان زیادی از نور خورشید را دریافت می کند و به طور خاص به نیازهای مزرعه نصب می شود.


در جهانی که بحران انرژی فعلی وجود دارد ،یک درایو قوی وجود داردبه سمت انرژی تجدید پذیر علیرغم هزینه هایی که نسبتاً بالاتر است ، بازده واقعی سیستم های خورشیدی در استفاده از آنها طی سالها مشاهده می شود. به عنوان یک گزینه انرژی تجدید پذیر ، بهره برداری از انرژی خورشیدی گزینه ای ارزشمند است.


تمرکز استقرار پمپاژ آب خورشیدی بدیهی است که در آفریقای جنوبی و مناطقی که دارای توسعه اقتصادی ضعیف هستند ، اما از نور خورشید زیادی برخوردار است. جفت شده با شرایط محیطی مناسب ، مقدار مناسب تابلوها و کنترل کننده های PV و تنظیم مناسب نصب انبارهای انرژی ، مبدل ها ، اینورترها ، پمپ ها و موتورها — سیستم پمپاژ آب خورشیدی می تواند مزرعه و ملتی را با مزایای بی شماری ارائه دهد.


نتیجه گیری

اگر در حال استفاده از انرژی خورشیدی در کشاورزی هستید یا فکر می کنید ، مزایای آن بیشمار است. با امکان پمپاژ آب برای آبیاری در هنگام آب و هوای خشک و آفتابی در مناطقی که به آن احتیاج زیادی دارید ، پانل هایی از این دست به راحتی نصب می شوند و پمپ ها را قادر می سازند در چاه هایی با بازده بسیار کم کار کنند ، با ارائه طول عمر بیشتر و انرژی زیادی در بلند مدت.