Giới thiệu về máy bơm nước mặt trời DC
Truy cập vào nước là cơ bản, cho dù là tưới nông nghiệp, tưới nước chăn nuôi hoặc cung cấp nguồn cung cấp thiết yếu cho các ngôi nhà từ xa. Tuy nhiên, các phương pháp bơm truyền thống thường dựa vào điện lưới hoặc nhiên liệu hóa thạch, có thể tốn kém, ảnh hưởng đến môi trường và không có sẵn ở các vị trí ngoài lưới. Đây là nơi bơm nước mặt trời DC nổi lên như một giải pháp cách mạng.
Máy bơm nước mặt trời DC là gì?
Tại lõi của nó, một máy bơm nước mặt trời DC là một máy bơm nước chuyên dụng hoạt động trực tiếp trên điện trực tiếp (DC) được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời. Không giống như các máy bơm thông thường yêu cầu dòng điện xoay chiều (AC) từ lưới điện, máy bơm năng lượng mặt trời DC được thiết kế để khai thác năng lượng của mặt trời trực tiếp, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các khu vực không có truy cập lưới đáng tin cậy. Chúng là một thành phần chính của các hệ thống bơm nước ngoài lưới, cung cấp nguồn cung cấp nước bền vững và độc lập.
Làm thế nào để họ làm việc? (Nguyên tắc cơ bản của việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nước bơm)
Nguyên tắc làm việc của một Bơm nước mặt trời DC là đáng kể đơn giản nhưng có hiệu quả cao. Hành trình bắt đầu với các tấm pin mặt trời, bao gồm các tế bào quang điện (PV). Khi ánh sáng mặt trời tấn công các tế bào này, nó kích thích các electron, tạo ra dòng điện DC. Điện DC này sau đó được đưa trực tiếp vào bơm nước DC.
Thông thường, một bộ điều khiển bơm (đôi khi kết hợp biến tần cho máy bơm AC, mặc dù đối với máy bơm DC, nó chủ yếu điều chỉnh năng lượng) được tích hợp vào hệ thống. Bộ điều khiển này hoạt động như bộ não, tối ưu hóa việc truyền năng lượng từ các tấm pin mặt trời sang máy bơm. Đối với máy bơm nước mặt trời DC, dòng điện trực tiếp từ các tấm trực tiếp điều khiển động cơ của máy bơm, khiến nó rút nước từ nguồn của nó (như lỗ khoan, lỗ khoan, ao hoặc suối) và đẩy nó qua hệ thống đường ống đến đích dự định của nó, có thể là bể chứa, đường tưới hoặc vòi. Ánh sáng mặt trời càng mãnh liệt, càng tạo ra nhiều năng lượng và do đó, máy bơm càng có thể di chuyển, làm cho nó trở thành một giải pháp tưới nước hoặc nước cung cấp nước vốn có.
Lợi ích của việc sử dụng máy bơm nước mặt trời DC
Việc áp dụng máy bơm nước mặt trời DC cung cấp vô số lợi thế khiến chúng trở thành một lựa chọn vượt trội cho nhiều nhu cầu bơm nước, đặc biệt là trong các thiết lập ngoài lưới hoặc từ xa.
Tiết kiệm chi phí (giảm hoặc loại bỏ hóa đơn tiền điện): Một trong những lợi ích quan trọng nhất là giảm đáng kể, hoặc loại bỏ hoàn toàn, chi phí năng lượng liên tục. Sau khi được lắp đặt, máy bơm nước mặt trời rút điện trực tiếp từ mặt trời, có nghĩa là không có hóa đơn tiền điện hàng tháng để bơm nước. Đối với những người dựa vào các máy phát điện diesel hoặc xăng, tiết kiệm chi phí nhiên liệu thậm chí còn kịch tính hơn, dẫn đến lợi tức đầu tư nhanh chóng.
Thân thiện với môi trường (Nguồn năng lượng tái tạo): Bằng cách khai thác năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng tái tạo sạch sẽ và vô tận, bơm nước mặt trời DC làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon và phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Điều này góp phần vào một hành tinh lành mạnh hơn và cách tiếp cận bền vững hơn để quản lý nước, phù hợp với những nỗ lực toàn cầu để chống biến đổi khí hậu.
Độ tin cậy ở các địa điểm từ xa (khả năng ngoài lưới): Đối với các trang trại, cộng đồng nông thôn hoặc nhà ở từ xa cách xa lưới điện chính, máy bơm nước mặt trời DC cung cấp một mức độ tin cậy tuyệt vời. Họ hoạt động độc lập, đảm bảo nguồn cung cấp nước nhất quán ngay cả trong các khu vực nơi cơ sở hạ tầng điện truyền thống không tồn tại hoặc không đáng tin cậy. Khả năng ngoài lưới này là rất quan trọng cho các hoạt động nông nghiệp bền vững và cuộc sống thiết yếu.
Bảo trì thấp: So với các máy bơm chạy bằng nhiên liệu đòi hỏi nhiên liệu thường xuyên, thay đổi dầu và điều chỉnh động cơ, hệ thống bơm nước mặt trời được bảo trì thấp đáng kể. Các thành phần chính, các tấm pin mặt trời và chính máy bơm, được thiết kế cho độ bền và tuổi thọ dài với sự can thiệp tối thiểu, thường chỉ cần làm sạch các bảng và kiểm tra các kết nối.
Các loại máy bơm nước mặt trời DC
Bơm nước mặt trời DC được phân loại thành hai loại chính dựa trên phương pháp lắp đặt của chúng và độ sâu của nguồn nước: bơm chìm và bơm bề mặt. Sự lựa chọn giữa hai phần lớn này phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, độ sâu của nguồn nước và thể tích nước và áp suất cần thiết.
Máy bơm chìm
Máy bơm chìm được thiết kế để được ngâm hoàn toàn trong nguồn nước, thường là một máy bơm giếng hoặc lỗ khoan. Động cơ và bơm được đặt trong một đơn vị kín, kín được hạ trực tiếp xuống nước.
Các ứng dụng lý tưởng: Chúng phù hợp nhất với các giếng sâu, lỗ khoan và các ứng dụng trong đó mực nước ở dưới mặt đất đáng kể, đòi hỏi nước phải được nâng lên từ độ sâu đáng kể. Điều này làm cho chúng hoàn hảo cho việc cung cấp nước nông thôn và thủy lợi sâu.
Thuận lợi:
Khả năng đầu cao: Tuyệt vời để nâng nước từ các nguồn sâu với yêu cầu nâng thẳng đứng cao.
Các vấn đề ít mồi hơn: Vì chúng bị ngập nước, chúng không yêu cầu mồi (đổ đầy nước vào nước để tạo ra lực hút) như máy bơm bề mặt làm.
Hoạt động yên tĩnh: Ở dưới nước, hoạt động của họ hầu như im lặng.
Hiệu quả cho các giếng sâu: tiết kiệm năng lượng hơn cho bơm nước sâu so với cố gắng vẽ nước bằng bơm bề mặt từ xa.
Nhược điểm:
Cài đặt phức tạp hơn: Cài đặt có thể tham gia nhiều hơn vì nó yêu cầu thiết bị chuyên dụng để hạ máy bơm vào giếng.
Bảo trì/sửa chữa khó khăn: Nếu cần bảo trì hoặc sửa chữa, máy bơm phải được lấy từ giếng, có thể là thách thức.
Chi phí ban đầu cao hơn: Nói chung, máy bơm chìm có xu hướng trả trước đắt hơn so với máy bơm bề mặt có công suất tương đương.
Máy bơm bề mặt
Máy bơm bề mặt được lắp đặt trên vùng đất khô, phía trên nguồn nước. Họ rút nước lên qua một ống hút và sau đó đẩy nó đến vị trí mong muốn.
Các ứng dụng lý tưởng: Những máy bơm này là lý tưởng để vẽ nước từ các giếng nông, ao, suối, sông hoặc bể chứa nguồn nước trong khoảng 20-25 feet (6-7 mét) của máy bơm. Chúng thường được sử dụng để tưới bề mặt nông nghiệp, chuyển nước giữa các bể hoặc cho các ứng dụng đầu thấp.
Thuận lợi:
Cài đặt và bảo trì dễ dàng hơn: Ở trên bề mặt, chúng đơn giản hơn nhiều để cài đặt, truy cập và duy trì.
Chi phí ban đầu thấp hơn: Nói chung là ít tốn kém hơn so với máy bơm chìm.
Tính linh hoạt: Có thể dễ dàng di chuyển giữa các nguồn nước khác nhau nếu cần.
Nhược điểm:
Nâng lực hút hạn chế: Không thể rút nước từ các nguồn rất sâu do giới hạn áp suất khí quyển.
Yêu cầu mồi: Thường cần phải được mồi trước khi hoạt động để tạo ra lực hút cần thiết, đây có thể là một nhiệm vụ định kỳ.
Tiếng ồn: Có thể hoạt động ồn hơn so với máy bơm ngập nước.
Khả năng của thời tiết: tiếp xúc nhiều hơn với các yếu tố môi trường, có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ nếu không được bảo vệ đúng cách.
Cân nhắc lựa chọn loại bơm phù hợp dựa trên nguồn nước và độ sâu
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự lựa chọn của bạn giữa một máy bơm chìm và bơm bề mặt là độ sâu của nguồn nước của bạn và khoảng cách mà nước cần được vận chuyển (cả theo chiều dọc và chiều ngang).
Nếu nguồn nước của bạn là một cái giếng sâu hoặc lỗ khoan (sâu hơn 25 feet/7 mét), thì một máy bơm chìm hầu như luôn luôn là lựa chọn chính xác do khả năng đầu cao của nó.
Nếu nguồn nước của bạn là ao, suối, sông hoặc giếng nông (sâu dưới 25 feet/7 mét), một máy bơm bề mặt sẽ thực tế và hiệu quả hơn về chi phí.
Xem xét chất lượng của nước là tốt; Một số máy bơm chìm được thiết kế để xử lý nước bẩn tốt hơn một số máy bơm bề mặt.
| Tính năng | Máy bơm chìm năng lượng mặt trời DC | Bơm mặt trời DC |
| Cài đặt | Chìm trong nước (tốt, lỗ khoan) | Trên đất khô, trên nguồn nước |
| Độ sâu lý tưởng | Giếng sâu, lỗ khoan (thường> 25 ft/7m) | Các giếng nông, ao, suối (nói chung <25 ft/7m lực hút) |
| Khả năng đầu | Cao (có thể nhấc nước từ độ sâu lớn) | Thấp đến trung bình (giới hạn bởi lực nâng) |
| Mồi | Không bắt buộc (tự đặt trước) | Thường được yêu cầu |
| Tiếng ồn | Rất yên tĩnh (dưới nước) | Có thể ồn ào |
| BẢO TRÌ | Thử thách hơn (yêu cầu truy xuất) | Dễ dàng hơn (dễ dàng truy cập) |
| Chi phí ban đầu | Nói chung cao hơn | Nói chung thấp hơn |
| Sử dụng điển hình | Cung cấp nước nông thôn, tưới tiêu sâu, máy bơm lỗ khoan | Thủy lợi bề mặt nông nghiệp, chuyển nước, bơm nông |
| Độ bền | Thường được thiết kế để sử dụng liên tục, khắc nghiệt | Có thể bớt mạnh mẽ hơn nếu tiếp xúc với các yếu tố |
Các thành phần của hệ thống bơm nước mặt trời DC
Một hệ thống bơm nước mặt trời DC hoàn chỉnh không chỉ là một máy bơm; Đây là một giải pháp tích hợp bao gồm một số thành phần chính hoạt động hài hòa để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành nước bơm. Hiểu được vai trò của từng thành phần là rất quan trọng để lựa chọn, cài đặt và bảo trì thích hợp.
Tấm pin mặt trời
Trái tim của bất kỳ hệ thống năng lượng mặt trời nào, các tấm pin mặt trời (còn được gọi là mô -đun quang điện hoặc PV) chịu trách nhiệm chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện DC.
Các loại tấm pin mặt trời (monocrystalline, polycrystalline):
Các tấm pin mặt trời đơn tinh thể: Các tấm này được làm từ một tinh thể silicon tinh khiết duy nhất. Chúng thường có màu đen và được biết đến với hiệu quả cao (chuyển đổi một tỷ lệ lớn hơn của ánh sáng mặt trời thành điện) và vẻ ngoài bóng bẩy. Các tấm đơn tinh thể hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng yếu và có tuổi thọ dài hơn, khiến chúng trở thành một lựa chọn cao cấp. Tuy nhiên, chúng thường đắt hơn trên mỗi watt.
Các tấm pin mặt trời đa tinh thể: bao gồm nhiều tinh thể silic được tan chảy với nhau, các tấm polycrystalline có vẻ ngoài màu xanh, lốm đốm. Mặc dù kém hiệu quả hơn một chút so với các tấm đơn tinh thể, chúng có giá cả phải chăng hơn để sản xuất. Chúng hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng mặt trời tiêu chuẩn và cung cấp một sự cân bằng tốt về chi phí và hiệu suất, khiến chúng trở thành một lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng bơm nước mặt trời.
Việc cân nhắc kích thước và công suất: Tổng công suất của các tấm pin mặt trời của bạn phải được kích thước cẩn thận để đáp ứng các yêu cầu năng lượng của máy bơm nước DC của bạn. Điều này liên quan đến việc xem xét điện áp và dòng điện hoạt động của máy bơm, cũng như giờ ánh sáng mặt trời cao điểm có sẵn ở vị trí của bạn. Quá trình quá khổ các tấm hơi có thể đảm bảo sức mạnh đầy đủ ngay cả trong những ngày nhiều mây, trong khi việc đánh giá thấp sẽ dẫn đến giảm hiệu suất của bơm. Các bảng thường được kết nối nối tiếp để đạt được điện áp cần thiết cho bơm hoặc song song để tăng dòng điện (và do đó, công suất).
Bộ điều khiển/biến tần bơm
Bộ điều khiển bơm là bộ não của hệ thống bơm năng lượng mặt trời. Mặc dù một số máy bơm nước mặt trời có thể là các hệ thống "ổ đĩa trực tiếp" đơn giản trong đó các tấm kết nối thẳng với máy bơm, các thiết lập hiệu quả và đáng tin cậy nhất sử dụng bộ điều khiển. Đối với máy bơm nước mặt trời DC, chức năng chính của bộ điều khiển là tối ưu hóa luồng năng lượng.
Chức năng của bộ điều khiển (điều chỉnh điện áp, bảo vệ máy bơm):
Quy định điện áp: Đầu ra của bảng điều khiển năng lượng mặt trời có thể dao động với cường độ ánh sáng mặt trời. Bộ điều khiển ổn định điện áp được cung cấp cho máy bơm, đảm bảo nó hoạt động trong phạm vi an toàn và hiệu quả của nó, ngăn chặn thiệt hại quá mức hoặc dưới điện áp.
Bảo vệ bơm: Bộ điều khiển hiện đại cung cấp các tính năng bảo vệ quan trọng, bao gồm:
Bảo vệ chạy khô: Tắt máy bơm nếu mực nước trong nguồn (tốt, bể) giảm quá thấp, ngăn chặn thiệt hại không khô.
Bảo vệ quá tải: Những người bảo vệ chống lại sự rút ra hiện tại quá mức, có thể làm hỏng động cơ bơm.
Bảo vệ quá điện áp/dưới điện áp: Ngăn chặn thiệt hại khỏi dao động điện áp.
Bảo vệ phân cực ngược: Bảo vệ chống lại hệ thống dây điện không chính xác.
MPPT (Công nghệ theo dõi điểm năng lượng tối đa): Nhiều bộ điều khiển bơm nâng cao kết hợp công nghệ MPPT. Tính năng thông minh này liên tục theo dõi "điểm năng lượng tối đa" của các tấm pin mặt trời - điện áp cụ thể và sự kết hợp hiện tại mà tại đó các bảng tạo ra công suất cao nhất của chúng. Bằng cách liên tục điều chỉnh tải điện để phù hợp với điểm này, bộ điều khiển MPPT có thể tăng đáng kể hiệu suất tổng thể của hệ thống, chiết xuất năng lượng lên tới 10-30% từ các tấm pin mặt trời, đặc biệt là trong các điều kiện ánh sáng khác nhau (ví dụ: thời tiết mây hoặc lúc bình minh/tối). Điều này có nghĩa là nhiều nước được bơm với cùng một số lượng bảng.
Bơm nước DC
Bản thân máy bơm là thiết bị di chuyển vật lý nước. Như đã thảo luận trước đó, đây có thể là máy bơm chìm hoặc bơm bề mặt, hoạt động trực tiếp trên nguồn DC.
Thông số kỹ thuật của bơm (tốc độ dòng chảy, đầu):
Tốc độ dòng chảy: Được đo bằng gallon mỗi phút (gpm) hoặc lít mỗi giờ (LPH), điều này cho thấy thể tích nước mà máy bơm có thể cung cấp trong một khoảng thời gian nhất định. Tốc độ dòng chảy cần thiết của bạn sẽ phụ thuộc vào nhu cầu nước cụ thể của bạn (ví dụ: cần bao nhiêu nước để tưới, chăn nuôi hoặc sử dụng hộ gia đình mỗi ngày).
Đầu: Điều này đề cập đến khoảng cách thẳng đứng mà máy bơm có thể nâng nước và áp lực nó có thể tạo ra. Nó thường được đo bằng feet (ft) hoặc mét (m) của "tổng đầu động" (TDH), bao gồm thang máy dọc, tổn thất ma sát trong đường ống và bất kỳ áp suất cần thiết nào tại điểm xả.
Vật liệu (Kháng ăn mòn): Các vật liệu được sử dụng trong cấu trúc của máy bơm là rất quan trọng cho tuổi thọ của nó, đặc biệt là khi bơm nước có thể chứa khoáng chất hoặc trầm tích. Tìm kiếm các máy bơm được làm bằng các vật liệu chống ăn mòn như thép không gỉ, đồng hoặc nhựa cao cấp, đặc biệt đối với các máy bơm chìm liên tục được ngâm.
Hệ thống dây điện và bảo vệ
Hệ thống dây và bảo vệ thích hợp là không thể thương lượng cho hoạt động an toàn và hiệu quả và tuổi thọ của hệ thống bơm nước mặt trời DC của bạn.
Tầm quan trọng của hệ thống dây điện và nối đất thích hợp:
Dây nối thích hợp: Sử dụng máy đo chính xác (độ dày) của dây cho dòng điện và khoảng cách liên quan đến giảm thiểu giảm điện áp và tích tụ nhiệt, đảm bảo cung cấp năng lượng hiệu quả từ các tấm pin mặt trời đến bộ điều khiển và bơm. Hệ thống dây điện lỏng lẻo hoặc không có thể dẫn đến hiệu suất kém, mất năng lượng và thậm chí các mối nguy hiểm hỏa hoạn.
Grounding: Một hệ thống nối đất mạnh mẽ là tối quan trọng cho sự an toàn. Nó cung cấp một con đường an toàn cho các dòng đứt gãy để tiêu tan vào trái đất, bảo vệ thiết bị khỏi các cuộc tấn công sét và ngăn ngừa các mối nguy hiểm điện cho bất kỳ ai tương tác với hệ thống. Tất cả các thành phần kim loại của mảng năng lượng mặt trời (khung bảng, cấu trúc lắp), vỏ bộ điều khiển và máy bơm phải được nối đất đúng cách.
Cầu chì và bộ ngắt mạch: Đây là những thiết bị an toàn thiết yếu bảo vệ các thành phần điện khỏi quá mức, mạch ngắn và tăng.
Cầu chì: Các thiết bị sử dụng một lần có chứa một dây được thiết kế để làm tan chảy và phá vỡ mạch khi dòng điện vượt quá mức an toàn. Họ cung cấp bảo vệ nhanh chóng.
Bộ ngắt mạch: Các công tắc điện có thể tái sử dụng tự động đi (mở) khi phát hiện quá dòng hoặc ngắn mạch. Chúng có thể được đặt lại sau khi lỗi bị xóa.
Cách chọn máy bơm nước mặt trời DC bên phải
Chọn hệ thống bơm nước mặt trời DC tối ưu là tối quan trọng để đảm bảo cung cấp nước hiệu quả và đáng tin cậy. Nó đòi hỏi một đánh giá cẩn thận về nhu cầu nước của bạn, các đặc điểm của nguồn nước của bạn và các điều kiện môi trường. Bỏ qua bất kỳ bước nào trong số này có thể dẫn đến một hệ thống quá khổ, quá khổ hoặc hoạt động kém.
Đánh giá nhu cầu nước
Bước đầu tiên là xác định chính xác lượng nước bạn cần hàng ngày. Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ dòng chảy cần thiết của máy bơm của bạn.
Yêu cầu nước hàng ngày (gallon mỗi ngày): Xem xét tất cả các công dụng cho nước bơm:
Thủy lợi nông nghiệp: Tính toán nước cần thiết trên mỗi mẫu Anh/ha cho các loại cây trồng cụ thể của bạn, xem xét loại đất, khí hậu và phương pháp tưới (nhỏ giọt, phun nước, lũ lụt).
Tưới nước chăn nuôi: Ước tính mức tiêu thụ nước hàng ngày cho từng loại và số lượng động vật.
Cung cấp nước nông thôn: Yếu tố tiêu thụ gia đình để uống, nấu ăn, tắm rửa và làm sạch, cũng như bất kỳ nhu cầu gia súc nào hoặc vật nuôi nhỏ.
Sử dụng khác: Xem xét bất kỳ nhu cầu cụ thể nào khác như làm đầy ao, xây dựng, v.v.
Mẹo: Nó thường hữu ích khi xem xét việc sử dụng nước lịch sử nếu có, hoặc tham khảo các dịch vụ khuyến nông nông nghiệp để biết các yêu cầu về nước điển hình trong khu vực của bạn.
Thời gian nhu cầu cao điểm: Xác định khi nào mức tiêu thụ nước của bạn cao nhất. Bạn có cần một lượng lớn nước trong một thời gian ngắn để tưới trong những tháng mùa hè nóng không? Hay có nhu cầu hàng ngày nhất quán? Điều này giúp xác định xem bạn có cần một máy bơm có thể xử lý lưu lượng cực đại cao hay nếu một bơm dòng chảy liên tục nhỏ hơn kết hợp với bể chứa sẽ phù hợp hơn.
Tính tổng đầu động (TDH)
Đây có lẽ là tính toán quan trọng nhất để định cỡ bất kỳ máy bơm nước. Tổng đầu động (TDH) là tổng chiều cao tương đương mà máy bơm phải nâng nước. Nó chiếm cả lực nâng thẳng đứng và năng lượng bị mất do ma sát trong đường ống.
Thang máy thẳng đứng: Đây là chênh lệch chiều cao vật lý thực tế so với mực nước thấp nhất trong nguồn của bạn (ví dụ: đáy giếng hoặc ao) đến điểm xả cao nhất (ví dụ: đỉnh của bể chứa hoặc đầu phun nước cao nhất).
Mất ma sát trong đường ống: Khi nước chảy qua các đường ống, phụ kiện (khuỷu tay, tees, van) và thay đổi đường kính ống, nó gặp phải khả năng chống lại, dẫn đến mất áp lực do ma sát. Đường ống càng dài, đường kính của nó càng nhỏ và các phụ kiện càng nhiều, mất ma sát càng lớn. Bạn sẽ cần tham khảo các bảng mất ma sát (có sẵn trực tuyến hoặc trong sổ tay hệ thống ống nước) cho các vật liệu ống và đường kính khác nhau để ước tính chính xác điều này.
Yêu cầu áp lực: Nếu bạn cần một áp suất cụ thể tại điểm xả (ví dụ: đối với các vòi phun, yêu cầu một PSI/thanh nhất định để hoạt động hiệu quả), áp suất này cần được chuyển đổi thành một "đầu" tương đương và thêm vào tính toán đầu động của bạn.
Công thức chuyển đổi psi thành chân đầu: chân của đầu = psi × 2.31
Công thức chuyển đổi thanh thành mét đầu: mét đầu = thanh × 10.2
Tóm tắt nó lên: TDH = Thang máy nâng thẳng đứng bị mất đầu áp lực
Kích thước máy bơm và tấm pin mặt trời
Khi bạn có yêu cầu nước hàng ngày và TDH tính toán của bạn, bạn có thể bắt đầu kích thước các thành phần hệ thống.
Phù hợp với thông số kỹ thuật của bơm với TDH và nhu cầu nước: Tìm kiếm các đường cong hiệu suất của máy bơm được cung cấp bởi các nhà sản xuất. Các biểu đồ này cho thấy tốc độ dòng chảy của máy bơm ở các đầu khác nhau. Bạn cần tìm một máy bơm có thể cung cấp khối lượng nước (tốc độ dòng chảy) yêu cầu của bạn tại TDH tính toán của bạn. Đảm bảo khả năng đầu tối đa của máy bơm vượt quá TDH của bạn và tốc độ dòng chảy của nó tại TDH đáp ứng nhu cầu của bạn.
Xác định số lượng các tấm pin mặt trời cần thiết: Điều này phụ thuộc vào mức tiêu thụ năng lượng của máy bơm (watts) và lượng giờ ánh sáng mặt trời cao điểm có sẵn trong vị trí của bạn.
Sức mạnh bơm (Watts): Điều này thường được liệt kê trong thông số kỹ thuật của máy bơm.
Giờ ánh sáng mặt trời (giờ mặt trời cao điểm): Đây là số giờ tương đương mỗi ngày khi cường độ ánh sáng mặt trời trung bình 1000 watt mỗi mét vuông. Điều này thay đổi theo vị trí địa lý và thời gian trong năm. Bạn có thể tìm thấy dữ liệu này từ các bản đồ phân chia năng lượng mặt trời hoặc các tài nguyên như máy tính PVWATTS.
Điện áp của các tấm của bạn (nối tiếp) phải khớp với phạm vi điện áp hoạt động của bộ điều khiển bơm và bơm nước DC của bạn.
Nói chung, bạn nên cung cấp công suất cao hơn một chút so với yêu cầu tối đa của máy bơm để giải thích cho các điều kiện ít lý tưởng, suy thoái bảng theo thời gian và cho phép bộ điều khiển MPPT hoạt động hiệu quả.
Xem xét một ngân hàng pin (tùy chọn): Đối với các ứng dụng yêu cầu lưu lượng nước trong những giờ không phải là Sunlight (đêm, ngày u ám nhiều), một ngân hàng pin có thể lưu trữ năng lượng mặt trời dư thừa. Điều này làm tăng thêm độ phức tạp và chi phí nhưng cung cấp nguồn nước 24/7. Điều này thường liên quan đến một bộ điều khiển điện tích và biến tần bổ sung (nếu máy bơm là AC, nhưng đối với máy bơm DC, bộ điều khiển bơm có thể có khả năng đầu vào của pin). Để đơn giản và hiệu quả chi phí, hầu hết các hệ thống bơm nước mặt trời DC đều dựa vào mặt trời trực tiếp và bể chứa cho nước ban đêm.
Hướng dẫn lắp đặt cho máy bơm nước mặt trời DC
Lắp đặt đúng cách là rất quan trọng cho hiệu suất, hiệu quả và sự an toàn lâu dài của hệ thống bơm nước mặt trời DC của bạn. Mặc dù các bước cụ thể có thể thay đổi một chút tùy thuộc vào mô hình bơm và điều kiện trang web, nhưng sau đây phác thảo quy trình chung và các biện pháp phòng ngừa quan trọng. Đối với các cài đặt phức tạp, việc tư vấn với một thợ điện được cấp phép hoặc chuyên gia năng lượng mặt trời rất được khuyến khích.
Quá trình cài đặt từng bước
Chuẩn bị và lập kế hoạch trang web:
Vị trí bảng điều khiển: Chọn một khu vực cho các tấm pin mặt trời của bạn nhận được ánh sáng mặt trời không bị cản trở tối đa trong suốt cả ngày, lý tưởng là đối mặt với miền Nam thực sự (ở bán cầu bắc) hoặc phía bắc thực sự (ở Nam bán cầu). Tránh các khu vực dễ bị che bóng từ cây, các tòa nhà hoặc các vật cản khác bất cứ lúc nào trong ngày.
Vị trí bơm: Đối với máy bơm bề mặt, chọn một vị trí ổn định, cấp độ và có thể truy cập gần nguồn nước, được bảo vệ khỏi thời tiết trực tiếp nếu có thể. Đối với các máy bơm chìm, đảm bảo cái giếng hoặc lỗ khoan rõ ràng và độ sâu được biết đến.
Định tuyến đường ống: Lập kế hoạch đường ống ngắn nhất và hiệu quả nhất từ máy bơm đến bể chứa hoặc điểm phân phối của bạn, giảm thiểu uốn cong và thang máy thẳng đứng để giảm tổn thất ma sát.
Vùng an toàn: Đảm bảo không gian đầy đủ xung quanh các thành phần hệ thống để cài đặt, bảo trì và thông gió.
Gắn các tấm pin mặt trời:
Cấu trúc lắp: Cài đặt cấu trúc lắp mạnh mẽ cho các tấm pin mặt trời của bạn. Tùy chọn bao gồm:
Giá treo mặt đất: Khung nghiêng cố định hoặc giá treo có thể điều chỉnh xuống đất hoặc đặt trên các chân bê tông. Chúng cung cấp sự linh hoạt cho độ nghiêng và định hướng tối ưu.
Giá treo cực: Một cực chắc chắn duy nhất hỗ trợ nhiều tấm, thường được sử dụng cho các hệ thống nhỏ hơn.
Giá treo mái: Nếu phù hợp, các tấm có thể được gắn trên cấu trúc mái chắc chắn.
Định hướng và độ nghiêng: Góc các bảng để tối đa hóa việc chụp ánh sáng mặt trời hàng năm dựa trên vĩ độ của bạn. Giá treo có thể điều chỉnh cho phép tối ưu hóa theo mùa, có thể tăng hiệu suất đáng kể. Chốt một cách an toàn các bảng vào hệ thống giá đỡ theo hướng dẫn của nhà sản xuất, đảm bảo chúng có thể chịu được tải trọng gió và tuyết địa phương.
Dây hệ thống:
Dây điện của bảng điều khiển: Kết nối các tấm pin mặt trời theo chuỗi, song song hoặc kết hợp, theo quy định của điện áp và yêu cầu hiện tại của bộ điều khiển bơm. Hãy chú ý đến sự phân cực ( /-). Sử dụng hệ thống cáp DC được xếp hạng năng lượng mặt trời thích hợp (ví dụ: dây PV) được thiết kế để sử dụng ngoài trời và kháng tia cực tím.
Kết nối bộ điều khiển: Kết nối tích cực và âm của mảng mặt trời dẫn đến các đầu vào đầu vào năng lượng mặt trời được chỉ định trên bộ điều khiển bơm.
Kết nối bơm: Kết nối cáp nguồn của Bơm nước DC với các đầu ra đầu ra của bơm trên bộ điều khiển. Đảm bảo mã hóa màu hoặc ghi nhãn được theo dõi một cách nhất quán, đặc biệt là đối với máy bơm DC 3 pha, để đảm bảo xoay động cơ chính xác. Đối với các máy bơm chìm, điều này thường liên quan đến bộ nối không thấm nước để kết nối cáp bơm với cáp thả đi xuống giếng.
Dây dẫn cảm biến (nếu có): Nếu sử dụng cảm biến chạy khô (mực nước thấp trong giếng) hoặc cảm biến đầy đủ bể, kết nối dây của chúng với các thiết bị đầu cuối thích hợp trên bộ điều khiển.
Quản lý cáp: Bảo mật tất cả hệ thống dây điện bằng cách sử dụng các mối quan hệ cáp hoặc ống dẫn chống UV để tránh thiệt hại do mài mòn, sâu bệnh hoặc thời tiết. Dây nhãn rõ ràng.
Cài đặt bơm (chìm hoặc bề mặt):
Máy bơm chìm:
Gắn dây an toàn hoặc cáp thép không gỉ vào mắt nâng được chỉ định của máy bơm; Không bao giờ dựa vào cáp điện để hỗ trợ trọng lượng của máy bơm.
Kết nối ống thả với ổ cắm bơm.
Cẩn thận hạ máy bơm vào giếng hoặc lỗ khoan, đảm bảo dây cáp và dây an toàn được bảo đảm khi nó hạ xuống. Định vị máy bơm ở độ sâu được khuyến nghị, thường là vài feet phía trên đáy để tránh trầm tích, và phía trên anh ta cảm biến chạy khô (nếu tách ra).
Bảo vệ nắp/niêm phong bằng ống dẫn cho dây và ống.
Bề mặt bơm:
Đặt bơm trên một bề mặt ổn định, mức độ, thường là một miếng bê tông, để giảm thiểu rung động và bảo vệ nó khỏi các yếu tố.
Kết nối ống hút từ nguồn nước với đầu vào của máy bơm. Đảm bảo ống hút là không khí để ngăn không cho rò rỉ không khí, có thể khiến máy bơm mất nguyên tố.
Kết nối ống xả với ổ cắm của máy bơm.
Đối với một số máy bơm bề mặt, bạn có thể cần phải thủ công máy bơm trước khi sử dụng đầu tiên bằng cách đổ đầy nước.
Kết nối với nguồn nước và lưu trữ:
Kết nối đường ống: Sử dụng các phụ kiện và chất bịt kín thích hợp để đảm bảo tất cả các kết nối đường ống đều không có nước và không bị rò rỉ.
Kiểm tra van: Lắp một van kiểm tra trong đường xả (đặc biệt quan trọng đối với máy bơm chìm) để ngăn nước chảy trở lại vào giếng hoặc bơm khi tắt, có thể gây ra búa nước và thiệt hại.
Bể lưu trữ (nếu được sử dụng): Kết nối ống xả với bể chứa của bạn. Nếu sử dụng bể, hãy xem xét kết hợp công tắc phao hoặc cảm biến cấp để báo hiệu bộ điều khiển bơm để tắt khi bể đầy, ngăn chặn tràn và lãng phí năng lượng.
Khởi động và kiểm tra hệ thống ban đầu:
Kiểm tra kỹ tất cả các kết nối: Trước khi bật nguồn, kiểm tra tỉ mỉ tất cả các kết nối điện, định tuyến dây và kết nối hệ thống ống nước.
Xác minh nối đất: Đảm bảo tất cả các thành phần kim loại được nối đất đúng cách.
Bật nguồn: kích hoạt bộ ngắt hoặc công tắc theo trình tự chính xác (thường là mảng năng lượng mặt trời trước, sau đó là bộ điều khiển, sau đó bơm).
Hiệu suất theo dõi: Quan sát hoạt động của máy bơm. Kiểm tra lưu lượng nước, áp lực thích hợp và lắng nghe bất kỳ tiếng động khác thường. Giám sát màn hình bộ điều khiển bơm để biết thông tin chẩn đoán hoặc mã lỗi.
Phòng ngừa an toàn
Làm việc với điện và nước đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt các giao thức an toàn.
An toàn điện (làm việc với điện áp DC):
Luôn khử năng lượng: Trước khi thực hiện bất kỳ hệ thống dây điện hoặc bảo trì nào, hãy đảm bảo tất cả các nguồn năng lượng (tấm pin mặt trời và bất kỳ pin nào) đều bị ngắt kết nối và khử năng lượng. Che các tấm pin mặt trời bằng vật liệu mờ hoặc ngắt kết nối chúng tại hộp Combiner để ngăn chặn việc phát điện.
Lockout/Tagout: Thực hiện các thủ tục khóa/gắn thẻ để ngăn chặn việc tái tạo lại tình cờ.
Thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE): Mang PPE thích hợp, bao gồm găng tay cách điện, kính an toàn và giày dép không dẫn điện.
Công cụ cách nhiệt: Sử dụng các công cụ cách nhiệt khi làm việc với các thành phần điện.
Nhận thức về điện áp: Điện áp DC từ các tấm pin mặt trời có thể cao, thậm chí từ một vài tấm và có thể gây sốc nghiêm trọng. Đối xử với tất cả các thành phần điện như trực tiếp.
Kích thước dây thích hợp: Sử dụng đồng hồ đo dây chính xác để ngăn chặn quá nhiệt và giảm điện áp.
Trợ giúp chuyên nghiệp: Nếu bạn không chắc chắn về bất kỳ công việc điện nào, hãy luôn thuê một thợ điện có trình độ và được cấp phép.
An toàn nước (phòng ngừa ô nhiễm):
Sạch sẽ: Duy trì sự sạch sẽ trong suốt quá trình lắp đặt, đặc biệt là khi làm việc với các thành phần hoặc đường ống sẽ mang nước uống.
Vệ sinh: Đảm bảo tất cả các công cụ, đường ống và các thành phần bơm tiếp xúc với nguồn nước sạch và được vệ sinh trước khi lắp đặt.
Bảo vệ đầu giếng: Đảm bảo vỏ giếng mở rộng trên mặt đất (thường là ít nhất 12 inch/30 cm) và được niêm phong đúng cách với một nắp giếng kín để ngăn chặn dòng chảy bề mặt hoặc các chất gây ô nhiễm xâm nhập vào giếng. Khu vực xung quanh đầu giếng nên dốc ra khỏi vỏ.
Khử trùng: Sau khi lắp đặt máy bơm vào giếng cho nước uống, rất khuyến khích gây sốc clo clo để tiêu diệt bất kỳ vi khuẩn nào được đưa ra trong quá trình lắp đặt. Thực hiện theo các hướng dẫn địa phương để khử trùng và thử nghiệm tiếp theo.
Phòng ngừa dòng chảy ngược: Cân nhắc cài đặt các thiết bị phòng chống dòng chảy, đặc biệt là nếu kết nối với nguồn cung cấp nước thành phố hoặc hệ thống chia sẻ, để ngăn ngừa ô nhiễm.
Bảo trì và xử lý sự cố
Ngay cả hệ thống bơm nước mặt trời DC mạnh mẽ nhất cũng đòi hỏi sự chú ý định kỳ để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ tối ưu của nó. Bảo trì thường xuyên có thể ngăn chặn các vấn đề nhỏ leo thang vào việc sửa chữa tốn kém, đồng thời hiểu các bước khắc phục sự cố cơ bản trao quyền cho người dùng nhanh chóng giải quyết các vấn đề phổ biến.
Nhiệm vụ bảo trì thường xuyên
Bảo trì chủ động là nền tảng của một hệ thống bơm năng lượng mặt trời đáng tin cậy. Thiết lập một thói quen dựa trên các điều sau:
Làm sạch các tấm pin mặt trời:
Tại sao: Bụi, bụi bẩn, phân chim, lá và các mảnh vụn khác có thể tích tụ trên bề mặt của các tấm pin mặt trời, làm giảm lượng ánh sáng mặt trời chạm tới các tế bào quang điện và do đó làm giảm công suất. Ngay cả việc tạo bóng một phần từ một lá đơn cũng có thể làm giảm đáng kể đầu ra của toàn bộ chuỗi bảng điều khiển.
Làm thế nào: Định kỳ (hàng tuần, hàng tháng hoặc hàng quý tùy thuộc vào môi trường của bạn, hoặc sau hoạt động bụi/chim nặng) Làm sạch các bề mặt bảng điều khiển bằng vải mềm hoặc bọt biển và nước đơn giản. Tránh chất tẩy rửa mài mòn hoặc chà khắc nghiệt có thể làm trầy xước kính. Làm sạch vào sáng sớm hoặc muộn vào buổi chiều khi các tấm mát để ngăn ngừa sốc nhiệt và đốm nước.
Kiểm tra kết nối dây:
Tại sao: rung động, dao động nhiệt độ và tiếp xúc với môi trường có thể khiến các kết nối điện nới lỏng hoặc ăn mòn theo thời gian, dẫn đến điện trở, giảm điện áp và các mối nguy hiểm an toàn tiềm ẩn.
Làm thế nào: Thường xuyên (ví dụ: hàng quý hoặc một người) kiểm tra trực quan tất cả các hệ thống dây điện, bao gồm các kết nối tại các tấm pin mặt trời, bộ điều khiển bơm và bơm nước DC. Đảm bảo tất cả các thiết bị đầu cuối chặt chẽ và không bị ăn mòn. Tìm kiếm bất kỳ dấu hiệu của sờn, nứt hoặc làm hỏng vật liệu cách nhiệt. Đảm bảo ống dẫn được an toàn và ngăn ngừa thiệt hại của loài gặm nhấm hoặc tia cực tím. Luôn đảm bảo hệ thống được khử năng lượng hoàn toàn trước khi kiểm tra các kết nối điện.
Kiểm tra máy bơm:
Tại sao: Bơm là một thiết bị cơ học với các bộ phận chuyển động dễ bị mòn, mảnh vụn và tắc nghẽn tiềm năng.
Làm sao:
Bơm bề mặt: Kiểm tra trực quan để rò rỉ xung quanh con dấu và phụ kiện. Xóa bất kỳ mảnh vụn nào từ màn hình vào và khu vực cánh quạt. Lắng nghe những tiếng động hoặc rung động bất thường, có thể chỉ ra hao mòn hoặc một bánh công tác không cân bằng.
Máy bơm chìm: Trong khi kiểm tra trực quan trực tiếp là khó khăn, theo dõi tốc độ dòng chảy và áp suất. Nếu những điều này suy giảm đáng kể, nó có thể chỉ ra một màn hình nạp hoặc bánh công tác bị tắc. Nếu giếng có tiền sử cát hoặc trầm tích, hãy xem xét kéo máy bơm định kỳ để kiểm tra và làm sạch, mặc dù đây là một nhiệm vụ liên quan nhiều hơn.
Kiểm tra van: Đảm bảo bất kỳ van kiểm tra nội tuyến nào hoạt động chính xác và không bị kẹt hoặc đóng.
Giám sát mực nước và chất lượng:
Tại sao: Chạy máy bơm khô (không có nước) là một trong những cách nhanh nhất để làm hỏng nó, đặc biệt là đối với máy bơm không được thiết kế để bảo vệ chạy khô. Chất lượng nước kém (ví dụ: trầm tích cao, các yếu tố ăn mòn) có thể tăng tốc độ mòn.
Làm thế nào: Nếu hệ thống của bạn không có mức cắt nước thấp tự động, thường xuyên kiểm tra mực nước trong giếng, ao hoặc bể của bạn, đặc biệt là trong các mùa khô. Đối với máy bơm chìm, đảm bảo cảm biến cấp thấp được định vị chính xác và chức năng. Nếu bơm từ một nguồn bẩn, hãy xem xét việc lọc trước để bảo vệ máy bơm.
Khắc phục sự cố phổ biến
Khi các vấn đề phát sinh, một cách tiếp cận có hệ thống để khắc phục sự cố có thể giúp xác định và giải quyết chúng một cách hiệu quả.
Bơm không bắt đầu:
Không có ánh sáng mặt trời: Đó là đêm, u ám nhiều, hay các tấm được tô bóng? Máy bơm sẽ không chạy mà không có ánh sáng mặt trời đầy đủ.
Tấm pin mặt trời bẩn: Làm sạch các tấm kỹ.
Hệ thống dây điện lỏng lẻo/hư hỏng: Kiểm tra tất cả các kết nối điện cho độ kín và tính toàn vẹn. Tìm kiếm dây bị sờn hoặc dấu hiệu ăn mòn.
Lỗi điều khiển: Kiểm tra màn hình của bộ điều khiển máy bơm cho bất kỳ mã lỗi nào (ví dụ: chạy khô, điện áp quá điện, điện áp, quá tải). Tham khảo hướng dẫn sử dụng của bộ điều khiển để biết ý nghĩa mã lỗi cụ thể.
Mực nước thấp: Nếu một cảm biến nước thấp được lắp đặt, đảm bảo có đủ nước trong nguồn. Máy bơm có thể tự động tắt.
BLOWN FUSE/BROPTER BREAKER: Kiểm tra bất kỳ cầu chì hoặc bộ ngắt mạch nào trong hệ thống (giữa các bảng và bộ điều khiển, bộ điều khiển và bơm). Thay thế cầu chì hoặc đặt lại bộ ngắt khi cần thiết sau khi xác định và sửa chữa nguyên nhân cơ bản của quá dòng.
Bơm/bộ điều khiển bị lỗi: Nếu tất cả các kiểm tra khác vượt qua, động cơ bơm hoặc bộ điều khiển có thể bị lỗi, yêu cầu chẩn đoán hoặc thay thế chuyên nghiệp.
Lưu lượng nước thấp:
Ánh sáng mặt trời không đủ: Mặt trời không đủ mạnh. Tốc độ dòng chảy tự nhiên sẽ thấp hơn trong thời gian nhiều mây, sáng sớm hoặc chiều muộn.
Tấm pin mặt trời bẩn: Làm sạch chúng.
Phong bóng một phần: Ngay cả một bóng nhỏ trên một ô cũng có thể làm giảm đáng kể công suất. Chướng ngại vật rõ ràng.
Lượng/bộ lọc bị tắc: Màn hình nạp của máy bơm hoặc bất kỳ bộ lọc nội tuyến nào có thể bị chặn một phần bởi trầm tích, tảo hoặc mảnh vụn. Làm sạch chúng.
Tắc nghẽn đường ống/rò rỉ: Kiểm tra tắc nghẽn trong đường ống hoặc rò rỉ đáng kể trong hệ thống đường ống đang giảm áp lực và dòng chảy.
Cải tạo bơm: Theo thời gian, các công tác cánh quạt hoặc các bộ phận bên trong của máy bơm có thể bị hao mòn, dẫn đến giảm hiệu quả.
Kích thước không chính xác: Máy bơm có thể được đánh giá thấp cho các yêu cầu TDH hoặc nước, đặc biệt là nếu các tính toán ban đầu bị tắt.
Vấn đề điện áp:
Điện áp thấp (bơm không chạy hoặc chạy chậm): Điều này thường không đủ năng lượng từ các tấm pin mặt trời (bẩn, bóng mờ, quá ít các bảng cho các yêu cầu của máy bơm) hoặc giảm điện áp đáng kể do hệ thống dây điện bị quá nhỏ hoặc dài.
Điện áp cao (vấp bộ điều khiển): Mặc dù ít phổ biến hơn với các hệ thống có kích thước phù hợp, điện áp quá mức từ các bảng (ví dụ: nếu quá nhiều bảng được kết nối theo chuỗi cho đầu vào tối đa của bộ điều khiển) có thể khiến bộ điều khiển tắt để bảo vệ máy bơm.
Kiểm tra các kết nối dây: Kết nối lỏng lẻo có thể biểu hiện dưới dạng dao động điện áp.
Vấn đề của bộ điều khiển MPPT: Nếu được trang bị, hãy đảm bảo bộ điều khiển MPPT hoạt động chính xác và theo dõi điểm công suất tối đa.
Kéo dài tuổi thọ của máy bơm nước mặt trời DC của bạn
Ngoài bảo trì thường xuyên, một số thực hành có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ hoạt động của hệ thống bơm năng lượng mặt trời của bạn:
Kích thước thích hợp: Như đã thảo luận, một hệ thống có kích thước chính xác (bơm, bảng, bộ điều khiển) hoạt động trong phạm vi hiệu quả tối ưu của nó sẽ gặp phải ít căng thẳng và hao mòn.
Tránh chạy khô: Đảm bảo nguồn nước của bạn không bao giờ cạn kiệt hoàn toàn trong khi máy bơm đang chạy. Sử dụng các cảm biến bảo vệ chạy khô hoặc đặt lượng bơm của bạn ở mức thích hợp.
Bảo vệ khỏi các yếu tố: Bơm bề mặt khiên khỏi ánh sáng mặt trời trực tiếp, nhiệt độ khắc nghiệt và lượng mưa lớn. Đảm bảo các tấm pin mặt trời được gắn an toàn để chịu được điều kiện thời tiết địa phương.
Quản lý chất lượng nước: Nếu bơm nước mài mòn (hàm lượng cát cao), hãy xem xét một máy bơm được thiết kế cho các điều kiện như vậy hoặc thực hiện trước quá trình lọc. Đối với nước ăn mòn, đảm bảo vật liệu bơm phù hợp.
Các thành phần chất lượng: Đầu tư vào máy bơm nước DC chất lượng cao, tấm pin mặt trời và bộ điều khiển bơm từ các nhà sản xuất có uy tín thường dẫn đến độ bền cao hơn và tuổi thọ cao hơn.
Cài đặt chuyên nghiệp: Mặc dù DIY có thể cho các hệ thống đơn giản, các cài đặt phức tạp được hưởng lợi rất nhiều từ chuyên môn chuyên nghiệp, đảm bảo tất cả các thành phần được tích hợp chính xác và các tiêu chuẩn an toàn được đáp ứng.
