Zonne-waterpompen

- Jul 29, 2020-

Bron: solarmagazine


Mechanische pompen worden tegenwoordig veel gebruikt. Ze komen veel voor bij het pompen van water uit putten, aquariumfiltering, vijverfiltering en beluchting. Als het om waterpompen gaat, is het belangrijkste gebruik van dit apparaat het uitwisselen van vloeistoffen zoals water.


Van de landbouw tot de energie-industrie, pompen zijn te vinden in een breed scala aan toepassingen. Het belangrijkste werkingsprincipe van een waterpomp hangt in wezen af ​​van het positieve verplaatsingsprincipe en kinetische energie die helpt bij het duwen van het water.


Solar Well Pump Running by Consuming Solar PV Electricity


Waterpompen op zonne-energie zijn een relatief nieuw concept in de mechanica. Een waterpompsysteem op zonne-energie wordt vaak gezien in residentieel en commercieel gebruik, evenals voor irrigatie van landbouwgrond.Via zonnepanelen, kan de pomp de energiekosten elimineren en een meer haalbare optie bieden die energie van de zon gebruikt (en geen brandstofverbrandende mechanismen) om water te pompen.


Introductie van irrigatie op zonne-energie voor arme en afgelegen gebieden

In tijden dat de hele wereld isoverschakelen naar zonne-energiekan het gebruik van de energie van de zon in waterpompsystemen de ontwikkeling van de landbouw in Afrikaanse landen en vele andere arme afgelegen gebieden aanzienlijk helpen en versnellen. Dit concept staat bekend als irrigatie op zonne-energie en wordt tegenwoordig in veel regio's gebruikt.


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

De waarheid is dat zonne-energie misschien wel de gemakkelijkste manier is voor boeren om energie te produceren, vooral voor degenen die leven van het elektriciteitsnet met een slechte infrastructuur rond hun huizen. Daarom wordt het gebruik van zonnewaterpompen in de landbouw steeds populairder. Het concept van zonne-irrigatie vertegenwoordigt een virtueuze cirkel - als de zon schijnt, voedt het het irrigatiesysteem en voedt het de gewassen die bij zonnig weer afhankelijk zijn van water. Daarom komt er een grote hoeveelheid energie vrij precies op het moment dat deze het meest nodig is.


Zonne-irrigatie is een concept dat werkt via waterpompen op zonne-energie. Hieronder beschrijven we ze in detail.


Wat is een waterpomp op zonne-energie en wat zijn de meest populaire typen

Zoals we eerder hebben besproken, bieden zonnepompen een schoon, eenvoudig en energiezuinig alternatief voor traditionele elektrische en brandstofaangedreven pompsets. Ze maken deel uit van een milieuvriendelijke aanpak in de landbouw en kunnen worden gebruikt om elke regio te exploiteren, of deze nu ontwikkeld of arm is.


Vanwege hun immense potentieel voor productief gebruik en landbouwproductiviteit, voeden zonnewaterpompen nu steeds meer landbouwprojecten. Wetende dat40% van de wereldbevolking is afhankelijk van de landbouw als belangrijkste bron van inkomsten, toegang tot water blijft voor veel mensen een voortdurende strijd.Dit is wat solar wil veranderen en een kosteneffectieve toekomst wil introduceren voor ongeveer 500 miljoen kleinschalige boeren over de hele wereld.


De belangrijkste componenten in een pompsysteem op zonne-energie omvatten een fotovoltaïsche (PV) array, een elektrische motor en pomp. Waterpompsystemen op zonne-energie worden daarentegen geclassificeerd als gelijkstroom (DC) of wisselstroom (AC) op basis van hun motorvermogen. Onlangs werd ook het concept van borstelloze DC (BLDC) motoren voor pompwatertoepassingen op zonne-energie gepresenteerd.


Classificatie en soorten zonnepompen

Als het gaat om stand-alone pompsystemen op zonne-energie, de belangrijkstesoorten omvattenroterende en verdringerpompen. Centrifugaalpompen zijn de gebruikelijke keuze voor rotatie en zijn ontworpen voor toepassingen met een vaste kop. Hun output neemt evenredig toe met hun rotatiesnelheid.

Bovendien worden pompen ook geclassificeerd als dompelpompen en oppervlaktepompen, op basis van hun plaatsing (onder water en boven de waterlijn).



image
Vertegenwoordiging van dompelpompen en oppervlaktepompen.
Bron: [Rapport] Roadmap Solar Water Pump Technology

Al met al is het belangrijkste aspect met betrekking tot de efficiëntie van een waterpomp op zonne-energie gebaseerd op drie variabelen, waaronder druk, debiet en ingangsvermogen naar de pomp. Wire-to-water-efficiëntie is de veelgebruikte maatstaf die de algehele efficiëntie van een zonnewaterpomp bepaalt (als de verhouding tussen de hydraulische energie die uit de buis komt en de energie die via zonnepanelen over de elektrische draden komt).


Waarom waterpompen op zonne-energie de ideale manier zijn om de landbouw in afgelegen gebieden (en Afrika) te stimuleren

Een waterpomp op zonne-energie is een concept dat milieuvriendelijk is. Nog belangrijker is dat het een concept is dat alle elektriciteitsnetten of fossiele brandstoffen verwijdert die worden gebruikt om water uit de grond te pompen. Hieronder zetten we de voor- en nadelen van hun gebruik op een rij.


Voordelen van zonne-waterpompen

Het eerste voordeel van zonnepompen is dat ze betrouwbaar zijn in regionale en afgelegen gebieden. Een perfect voorbeeld hiervan is Afrika, dat een van de armste afgelegen regio's ter wereld is met een overvloed aan water - maar ook de meest dominante regio als het gaat om de meeste dagen zon in het jaar. Aan de andere kant wordt gedacht dat Afrika bezit9% van de zoetwatervoorraden in de wereldwat zich vertaalt naar ongeveer 4.000 km3 water per jaar. Het inzetten van waterpompen op zonne-energie in Afrika is daarom het perfecte alternatief voor andere bronnen op basis van brandstof - en een alternatief dat het leven in elk deel van dit continent kan stimuleren.


Standalone Solar Water Pumping System for Agricultural Irrigation in Operation


Waterpompen op zonne-energie zijn eenvoudig te vervoeren en te verplaatsen, kunnen worden georganiseerd volgens de behoeften van de boerderij en hebben extreem lage bedrijfskosten. Beide zijn grote voordelen, gecombineerd met hun kostenefficiëntie op de lange termijn, en laten zien dat een zonnewaterpompsysteem de perfecte oplossing is voor regio's met zonnige dagen en veel water op hun terrein.


Grote nadelen

Het grootste nadeel van het inzetten van een irrigatiepomp op zonne-energie voor de landbouw zijn de kosten (initiële investering). Hoewel het afhangt van het vermogen van de specifieke pomp, is een 120 Watt zonnepomp die belooft 2100 liter water per dag te produceren op online marktplaatsen te vinden vanaf ongeveer US $ 235. Een volledig systeem voor een irrigatiepomp op zonne-energie op basis van één pomp is ook te vinden voor ongeveer $ 498. Op andere sites zoals eBay zijn de prijzen voor dergelijke kits relatief hetzelfde.

Er is natuurlijk een groot verschil tussen het inzetten van een zonnewaterpomp voor uw huis en een voor een landbouwproject. Met verschillende soorten, maten en behoeften komen verschillende kosten met zich mee. Er zijn goedkopere en duurdere modellen, maar de gemiddelde kosten van waterpompen op zonne-energie zijn over het algemeen hoog, aangezien veel van hen moeten worden ingezet voor effectieve irrigatie. Al met al, vergeleken met de kosten van fossiele brandstoffen en andere soorten energie, is zonne-energie op de lange termijn nog steeds een winnaar.

Daarnaast is zonne-energie in de landbouw ook erg weersafhankelijk. Hoewel zonne-energie nog steeds kan worden opgevangen tijdens bewolkte en regenachtige dagen, daalt de efficiëntie van een zonnestelsel. Daarom kunnen zonne-irrigatiesystemen het beste worden gebruikt in streken met veel zonlicht.


Zijn zonnewaterpompen de investering waard?

Een belangrijk ding om op te merken als het gaat om zonnepompen en irrigatiesystemen is het feit dat hun kosten de afgelopen jaren aanzienlijk zijn gedaald.Volgensnieuw onderzoek van het International Renewable Energy Agency (IRENA), zal er in 2025 een kostenreductie van 59% zijn voor elektriciteit opgewekt door zon-PV in vergelijking met de prijzen van 2015.


Als zodanig varieert de economische levensvatbaarheid van deze systemen voor verschillende regio's en gebieden, meestal afhankelijk van de omstandigheden ter plaatse, gewassen en markten.Een infographicvan de Wereldbank laat zien dat in 1997 de gemiddelde prijs voor het inzetten van zonne-energie per watt $ 76 bedroeg. In 2015 was die prijs $ 0,3, wat duidelijk de daling van de prijzen laat zien. Nu heeft een zonnepaneel een gemiddelde levensduur van 25 jaar en in vergelijking met dieselpompen ontbreekt het aan brandstof en is er minder bediening en onderhoud nodig. Het enige nadeel zijn de initiële kosten, die ongeveer twee keer zo hoog zijn in vergelijking met dieselwaterpompsystemen.


Prijs is ook een belangrijke onderscheidende factor als het gaat om het rendement op investering (ROI). Het belangrijkste aspect dat de economische levensvatbaarheid bepaalt (de factor die samenhangt met de waarde van zonnewaterpompen als investering) is hoe de op zonne-energie werkende systemen zich verhouden tot andere vormen van energie.



20 Year Life Cycle Cost Comparison Between Solar-Powered Water Pumps and Traditional Fuel-Driven Pumps
20-jarige levenscycluskostenvergelijking tussen waterpompen op zonne-energie en traditionele brandstofaangedreven pompen.
Bron: Roadmap Solar Water Pump Technology


Over het algemeen hebben dieselpompen lage initiële investeringskosten, maar ze gaan ook gepaard met hoge bedrijfs- en onderhoudskosten, om nog maar te zwijgen van hun negatieve impact op het milieu en de ecologie. In tegenstelling hiermee heeft een waterpompsysteem op zonne-energie hogere investeringskosten, maar lagere onderhouds- en operationele kosten.


Dus de belangrijkste afhaalmogelijkheid van de 'is het de moeite waard'-vraag is de volgende ...


Bent u gevestigd in een regio met veel zon en veel grondwater, dan is een zonnewaterpompsysteem zeker aan te raden. Ondanks de initiële installatiekosten, lagere onderhoudskosten en een langere levensduur levert u in een mum van tijd een up-and-running systeem, schoon water en vele voordelen op de lange termijn.


Hoe u een efficiënte waterpomp op zonne-energie koopt

Zoals we hierboven vermeldden, zijn de investeringskosten die gepaard gaan met het kopen van zonnewaterpompen de afgelopen jaren aan het dalen. De factoren die de efficiëntie van een waterpomp op zonne-energie beïnvloeden zijn echter talrijk en omvatten:

  • Economische levensvatbaarheid

  • Toegang tot geld

  • Installatie, bediening en onderhoud

  • Standaardisatie en kwaliteitscontrole van producten en service

  • Water beheersing

  • Sociale rechtvaardigheid

Gezien deze factoren kunnen we zeggen dat het pompen van water op zonne-energie aanzienlijke ecologische en sociaaleconomische voordelen kan opleveren op de boerderij en op nationaal niveau. Op boerderijniveau kan de technologie een betrouwbare energiebron zijn in afgelegen gebieden - en vooral in gebieden die niet zijn aangesloten op het elektriciteitsnet of waar een regelmatige toevoer van vloeibare brandstoffen ontbreekt. Op nationaal niveau kan het pompen van water op zonne-energie de landbouwproductie helpen stabiliseren, vergroten en diversifiëren, wat de basis vormt van de economieën van de meeste Afrikaanse landen.


Per definitie is een efficiënt waterpompsysteem op zonne-energie er een die veel zonlicht ontvangt en specifiek is geïnstalleerd voor de behoeften van de boerderij.


In een wereld met een huidige energiecrisis,er is een sterke driverichting hernieuwbare energie. Ondanks de relatief hogere kosten, wordt het werkelijke rendement van zonnesystemen door de jaren heen gezien in het gebruik ervan. Als optie voor hernieuwbare energie is de exploitatie van zonne-energie een waardevolle optie.


Het zwaartepunt van het pompen van water op zonne-energie ligt uiteraard op Zuid-Afrika en regio's met een slechte economische ontwikkeling maar met veel zonlicht. In combinatie met de juiste omgevingsomstandigheden, het juiste aantal PV-panelen en controllers en de juiste installatieopstelling van energieopslagplaatsen, omvormers, omvormers, pompen en motoren, kan het pompsysteem op zonne-energie een boerderij en een natie talrijke voordelen bieden.


De conclusie

Als u de toepassingen van zonne-energie voor de landbouw overweegt of overweegt, zijn de voordelen talrijk. Met de mogelijkheid om water te pompen voor irrigatie tijdens droog en zonnig weer in regio's die dit het meest nodig hebben, kunnen dergelijke panelen eenvoudig worden geïnstalleerd en kunnen de pompen werken in putten met een zeer lage opbrengst, wat een langere levensduur en veel energie in de lange termijn.