Solcellsbaserade vattenpumpar: Dimensionering, platsval och jämförelse med dieseldrivna system

Formeln för dimensionering

Hydraulisk effekt i kilowatt beräknas enligt formeln: Effekt (kW) = Flödeshastighet (m³/h) × Tryckfall (m) ÷ 367 Denna effekt beräknas innan pump- och motordämpningar tas hänsyn till. Exempel: För att pumpa 10 m³ vatten per timme från en höjd på 50 meter krävs cirka 1,4 kW effekt. Med en realistisk effektivitet på 50–70% från el till vatten måste solcellsanordningen tillhandahålla cirka 2–2,8 kW effekt vid pumpens ingång. Det är just denna värde som avgör hela designen.

Det följer två konsekvenser: För det första är “huvudet” (dvs. den del av utrustningen som genererar effekt) dyrt – att dubbla effekten innebär att man behöver dubbelt så mycket resurser för samma vattenflöde. Därför är pumpning från djupa brunnar en annan typ av utrustning jämfört med pumpning från ytan. För det andra är det mesta av bevattningstillförseln under dygnet, vilket gör att standardlösningen är direktdriven teknik: utrustningen drar energi från solceller medan solen skinner, och vattnet lagras i ett tank för senare användning. Batterier utgör undantaget och används för dygnet runt, särskilt i system som behöver kontinuerlig vattenförsörjning eller som ska användas i nödsituationer, där kostnaden för lagring är motverkad av kraven på tillgänglighet.

Hur utrustningsfamiljen ser ut

Utrustningsfamiljen omfattar olika typer av pumpar och system för vattenföring, anpassade till olika användningsområden och krav. Exempel på sådana system inkluderar pumpar för djupa brunnar, solceller, batterier samt system för lagring av vatten. Varje variant är utformad för att uppfylla specifika funktioner och behov.

Observera att de två flödeshastighetsvärdena gäller olika typ av pumpar, inte ett kontinuerligt intervall: 1–300 m³/dag är avsett för jordbruks- och boskapsanvändning, medan 50–200 m³/h är avsett för nödsituationer vid översvämningar. Källsidan visar dessa värden sida vid sida utan denna skillnad, vilket är den vanligaste misstaget vi får i förfrågningar om pumpar. En enhet med en effekt på 300 W är avsedd för trädgårdar eller boskapsanvändning; en installation med en effekt på 100 kW används i jordbruksanläggningar eller som reservsystem för kommuner. Se tabellen som en översikt, inte som en detaljerad lista över alla möjliga alternativ.

Platsregler: Vad som fungerar – och vad som inte fungerar

(Vissa funktioner eller modeller kan inte användas beroende på platsförhållanden eller lokala regler.)

Solcellsbaserade pumpsystem passar platser där det inte finns tillförlitlig el från elnätet – platser där alternativet är en dieselpump eller långa ledningsrör. Exempel på sådana platser är avlägsna gårdar, brunnar, floder och reservoarer som vattenkällor, roterande grödöksfält som behöver mobila system, samt katastrofområden där infrastrukturen har förstörts. Checklistan för sådana platser innehåller information om vattenkällan och dess dräkningshastighet, tryckförhållandet (”head”) samt längden på ledningsrören (eftersom friktionstillfällen på långa sträckor spelar vikt), daglig vattenbehov i m³, samt plats för solcellssystemet så att solen får fullt utrymme.

Solcellsbaserade pumpsystem är inte lämpliga där vattenkällan inte kan upprätthålla tillräcklig vattenflöde – en brunn som inte kan förnyas kommer att vara mer effektiv än vilken pump som helst. De är heller inte lämpliga där tryckförhållandet överstiger det som en viss pumpklass kan hantera. Ärligt talat, så är solcellsbaserade pumpsystem också inte lämpliga där billig el från elnätet redan når pumphuset; i så fall handlar det om ett hållbart projekt, inte ett ekonomiskt projekt, och det bör budgeteras enligt detta.

Jämförelse med dieselpumpar – med angivna antaganden

“Noll bränslekostnad” är sant – men ofullständigt. En ärlig jämförelse bygger på tre antaganden:

1. Priset per liter diesel , vilket är den kostnad som undviks.
2. Användningen : En bevattningspump som används fyra månader om året förbrukar mindre bränsle än en pump för boskapsdricksvatten som körs dagligen.
3. Underhåll : En dieselmotor behöver regelbundet service och kan behöva rekonstrueras, medan underhållet för en solcellspump främst handlar om att hålla solcellerna rena.

Under typiska förhållanden, med regionala dieselpriser och en pump som körs under en grödningssäsong, återfår man en jämförbar kostnadsbesparing inom några säsonger – innan kostnaderna för generatorns underhåll och logistiken för bränsleleverans till en avlägsen plats tas hänsyn till.

Fråga varje leverantör som beräknar en återbetalningstid om de kan förklara dessa tre antaganden. Om de inte kan göra det, så är siffran bara ett visuellt element (ett “skönhetselement” i deras beräkningar).

Portabla och automatiserade system

System monterade på lastbilar, med snabbt anslutningsmöjligheter, kan användas utan grundar – därför dominerar de inom nödsituationer: man rullar in lastbilen, ansluter pumpen och systemet, och sedan börjar pumpningen. Justerbar vinkling på panelerna samt universella anslutningsmöjligheter för pumparna gör att enheten är flexibel för användning på olika platser. Automatisering är särskilt viktig på obemannade platser, eftersom en pump som torkar upp på ett stillsamt sätt kan orsaka skador. Fjärrövervakning, flödesoptimering, felupptäckt och skydd mot tomma förbränningscykler är funktioner som vi inte betraktar som valfria vid installationer på avlägsna platser.

Omfattning: Denna sida behandlar solcellsbaserade pumpsystem för bevattning, boskap och nödsvattentillförsel. Den omfattar inte avsalning av saltvatten, kommunalt vattenrening eller pumpad vattenenergi för lagring. För den DC-bussdelen av dessa system gäller logiken för dimensioneringen i vår kontrollerningskalkylator, och våra all-in-one-solcellslampor använder samma MPPT-laddningskontrollplattform.

适用范围 ：以上针对水环境（泳池、水景）附近的太阳能照明。水下区域必须用专用水下额定灯具，太阳能灯不适用。本文方案仅针对水上岸边照明。本文不提供防水等级的具体测试标准。