Hány wattot használ egy kútszivattyú? Teljes útmutató a napenergiával működő vízszivattyús rendszerekhez

A legtöbb lakossági kútszivattyú között használatos 750 watt és 2200 watt normál működés közben, alsó végén sekélykút-sugárszivattyúkkal, felső végén pedig mélykút-búvárszivattyúkkal otthonok és kisgazdaságok számára. Egy negyed lóerős sekélykút-szivattyú általában 750-1000 wattot fogyaszt, míg egy 1 lóerős mélykút-búvárszivattyú 1500-2200 wattot, a nagyobb három lóerős mezőgazdasági vagy nagy teljesítményű szivattyúk pedig meghaladhatják a 3000 wattot. Ennek a wattszámnak az ismerete az egyetlen legfontosabb lépés a méretezés előtt napenergiával működő vízszivattyú rendszer, mert a napelemsor vagy az akkumulátorbank alulméretezése a leggyakoribb oka annak, hogy a hálózaton kívüli szivattyúrendszerek nem szállítanak elegendő vizet.

Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma szerint a vízszivattyúzás a kisléptékű napenergia egyik legelterjedtebb és legköltséghatékonyabb korai alkalmazása vidéki és hálózaton kívüli környezetben, mivel a szivattyúknak kiszámítható, számszerűsíthető terhelése van, amelyhez a napelem-tömbök ésszerű pontossággal hozzáigazíthatók. Ez az útmutató pontosan lebontja, hogy a különböző kútszivattyúk mennyi energiát használnak, hogyan lehet ezt a számot átváltani napelem- és akkumulátorszükségletté, és hogyan lehet elkerülni azokat a méretezési hibákat, amelyek miatt a kutak felhős napokon kiszáradnak.

Kútszivattyú teljesítménye típus és lóerő szerint

A teljesítménymérleg közvetlenül a lóerővel és a szivattyúmélységgel történik, ami azt jelenti, hogy a mélyebb kút vagy a nagyobb áramlási igény mindig több elektromos energiát igényel. Az alábbi táblázat összefoglalja az általános lakossági és könnyű mezőgazdasági kútszivattyúk jellemző üzemi wattjait és indítási wattjait, mivel az indítówatt, amelyet túlfeszültség-wattnak is neveznek, a motor első bekapcsolásakor rövid időre kétszer-háromszor magasabbra emelkedhet, mint az üzemi watt.

Tipikus üzemi és indítási teljesítménytartományok általános lakossági, mezőgazdasági és szoláris egyenáramú kútszivattyúkhoz a szabványos motor adattábláján alapuló névleges értékek alapján.

Jegyezze meg a fenti táblázat utolsó sorát: célra épített egyenáramú szoláris vízszivattyúk lényegesen kevesebb teljesítményt használnak, és alig vagy egyáltalán nincs indítási túlfeszültségük a szabványos váltakozóáramú szivattyúkhoz képest, ezért sok hálózaton kívüli berendezés kifejezetten napenergiához tervezett egyenáramú szivattyút használ a hagyományos AC kútszivattyúk átalakítása helyett.

Miért fontosabb az induló watt, mint a futási watt a szoláris méretezéshez?

A kiindulási wattszám, nem pedig az üzemi watt szám határozza meg a napenergiával működő kútszivattyúhoz szükséges minimális inverter- és akkumulátorkapacitást. A sugárszivattyúkban és búvárszivattyúkban használt hagyományos váltakozóáramú indukciós motorok működési teljesítményük két-háromszorosának megfelelő rövid idejű túlfeszültséget igényelnek, hogy leküzdjék a motor és a szivattyú járókerék kezdeti ellenállását. Ha egy szoláris invertert csak a futásteljesítményre méreteznek, a szivattyú motorja nem indul be, az inverter túlterhelés elleni védelme vagy ismételten leáll, ami az egyik leggyakoribb panasz a hálózaton kívüli szivattyútelepítési fórumokon és a vidéki villamosítási esettanulmányokban.

A Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium a vidéki alkalmazásokban alkalmazott kisméretű napelemes szivattyúrendszerek elemzése szerint az alulméretezett inverterek és vezérlők az alulméretezett napkollektorok helyett az első generációs szolárszivattyú-telepítések korai rendszerhibáinak egyik vezető oka. Ez az oka annak, hogy a professzionális szolárszivattyú-tervezők következetesen olyan invertereket ajánlanak, amelyek legalább a szivattyú indítówattjára méretezettek, további 20 százalékos biztonsági ráhagyással.

Hogyan számítsuk ki a napi energiafogyasztást wattórákban

A napi energiafogyasztás kiszámítása úgy történik, hogy a szivattyú üzemi wattját megszorozzuk a napi üzemórák számával, wattórákban kifejezve. Ez a szám, nem önmagában a pillanatnyi teljesítmény határozza meg, hogy ténylegesen hány napelemre és mennyi akkumulátorra van szüksége egy rendszernek.

1. Határozza meg a szivattyú üzemi teljesítményét az adattábláról vagy a fenti referenciatáblázatról
2. A szivattyú napi futási ideje órában kifejezve, általában a háztartási vízhasználat és a szivattyú áramlási sebességének hányadosa alapján számítható ki
3. A napi wattórák eléréséhez szorozza meg a futó wattokat a napi futási idővel
4. Ossza el a napi wattórákat a várható napsütéses csúcsidővel a telepítési helyen, hogy megbecsülje a napelemsor szükséges teljesítményét
5. Adjon hozzá 20-30 százalékos rendszerveszteségi rátát az inverter, a vezetékezés és az akkumulátor hatékonyságának figyelembevételéhez

Például egy 1500 wattos búvárszivattyú, amely napi 2 órán keresztül működik, napi 3000 watt órát fogyaszt. Egy olyan helyen, ahol a napsütés csúcspontja 5 óra, ha 3000 watt órát elosztunk 5 órával, akkor 600 watt napelem-kapacitást kapunk, amely a rendszer veszteségeinek elszámolása előtt szükséges. A 25 százalékos veszteségkülönbözet ​​hozzáadásával a praktikus paneligény nagyjából 750 wattra nő.

AC kútszivattyúk vs DC szoláris vízszivattyúk

Az egyenáramú szoláris vízszivattyúk általában energiahatékonyabbak, és könnyebben táplálhatók közvetlenül a napelemekről, míg a váltakozó áramú kútszivattyúk szélesebb körben elérhetők, és gyakran már meglévő otthonokba is be vannak szerelve. A meglévő váltakozó áramú szivattyú napenergiára való átalakítása és a célirányosan épített egyenáramú napkollektoros szivattyú telepítése közötti választás nagymértékben függ attól, hogy a kút új vagy meglévő.

Egy meglévő váltakozó áramú kútszivattyú napenergiára való átalakításának összehasonlítása egy erre a célra épített egyenáramú szoláris vízszivattyú telepítésével.

Akkumulátormentes vs. akkumulátoros napelemes szivattyúrendszerek

Sok egyenáramú szoláris vízszivattyú akkumulátor nélkül is üzemelhet, ha vizet pumpál egy megemelt tárolótartályba, amikor süt a nap, így nincs szükség drága akkumulátorra. Ez a megközelítés, amelyet gyakran közvetlen napenergia-szivattyúzásnak vagy szivattyúzást követő napsugárzásnak neveznek, gyakori a mezőgazdasági és állati itatási alkalmazásokban, ahol a vizet nem elektromosan, hanem gravitációsan lehet tárolni.

Ezzel szemben az akkumulátoros rendszerek kémiailag tárolják a napenergiát, így a szivattyú működhet éjszaka, felhős napokon vagy a háztartási csúcsigény idején, függetlenül az aktuális napfénytől. A kompromisszum egyértelmű:

• Az akkumulátor nélküli rendszerek alacsonyabb előzetes költséggel, kevesebb karbantartással és akkumulátorcsere ciklussal járnak
• Az akkumulátoros rendszerek igény szerint bármikor, az időjárástól függetlenül biztosítják a víz elérését
• A víztároló tartály gyakran helyettesítheti az akkumulátort a tárolt kapacitás egységenkénti költségének töredékéért
• Az akkumulátoros rendszerekhez megfelelő méretű töltésvezérlőre van szükség a túltöltés vagy a mélykisülés károsodásának elkerülése érdekében

Példa a való világból: Napelemes rendszer méretezése 1 HP búvárszivattyúhoz

Egy tipikus, egy lóerős mélykútba merülő szivattyú, amely 1800 watt teljesítményt nyújt, és napi két órát üzemel, nagyjából 900-1100 watt napelem-kapacitást igényel a legtöbb mérsékelt napsütéses régióban. A számítás elvégzése:

1. Üzemi watt: 1800 watt
2. Napi üzemidő: 2 óra
3. Napi energiafelhasználás: 1800 szorozva 2-vel egyenlő 3600 wattóra
4. Feltételezett napsütéses csúcsidő: 4,5 óra, sok mérsékelt égövi régióra jellemző a Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium napenergia-adatai szerint
5. A napelem alapszükséglete: 3600 osztva 4,5-tel egyenlő 800 watt
6. 25 százalékos rendszerveszteséggel: körülbelül 1000 watt napelem
7. A 3500-4500 watt indítási watton és 20 százalékos tartalékon alapuló inverterméret 5000-5400 watt körüli invertert javasol, ha AC szivattyút használnak.

Ez a példa azt szemlélteti, hogy az inverterek induló wattokkal hajtott méretezését, nem pedig a szolárpanelek üzemi watttal hajtott méretezését gyakran a drágább és leggyakrabban alulbecsült része a napkollektoros kútszivattyúk költségvetésének.

Tényezők, amelyek növelik a kútszivattyú teljesítményigényét

A kútmélység, a csősúrlódás és a szükséges áramlási sebesség mind a tényleges teljesítményigényt az alapadattáblán szereplő névleges érték fölé emeli. Számos változó általában növeli a kútszivattyú valós teljesítményfelvételét a megadott üzemi watton túl:

• Teljes dinamikus emelőmagasság, ami azt a kombinált függőleges emelést és nyomást jelenti, amely ahhoz szükséges, hogy a vizet a talajvízből a felhasználási helyre mozgassa
• Kútmélység, mivel a mélyebb kutak szivattyúzott gallononként több munkát igényelnek
• A keskeny vagy hosszú csövek átmérője és hossza súrlódási veszteséget okoz, ami növeli a motor terhelését
• A kívánt áramlási sebesség gallon/percben, mivel a nagyobb áramlás arányosan több teljesítményt igényel
• Az áramforrás és a szivattyú közötti hosszú vezetékek miatti feszültségesés, ami arra kényszerítheti a motort, hogy több áramot vegyen fel a kompenzálás érdekében

Gyakori hibák a napelemes vízszivattyú méretezésekor

A legtöbb napelemes szivattyú alulteljesítményével kapcsolatos probléma inkább egy maroknyi előre látható méretezési hibára vezethető vissza, nem pedig a berendezés meghibásodására.

• Az invertert üzemi wattra kell méretezni a magasabb induló watt helyett
• A teljes dinamikus magasság figyelmen kívül hagyása és a méretezés csak a vízszintes áramlási követelményekhez
• A napsütéses csúcsidőszakok szezonális változásainak alábecsülése, különösen a téli hónapokban
• Akkumulátorbank-kapacitás kiválasztása több egymást követő felhős nap figyelembevétele nélkül
• Alulméretezett vezetékek használata, amelyek nagy távolságra feszültségesést okoznak a panelek és a szivattyú között
• Nem tartalmaz egy töltésvezérlőt, amely megfelelően illeszkedik a panel tömbhöz és az akkumulátor kémiájához

Gyakran Ismételt Kérdések

Hány wattot fogyaszt átlagosan egy kútszivattyú?

A legtöbb lakossági kútszivattyú között használatos 750 and 2,200 running watts, with the exact figure depending on horsepower, well depth, and pump type.

Egy napenergiával működő vízszivattyú működtethet egy kútszivattyút akkumulátorok nélkül?

Igen, az egyenáramú napelemes szivattyúk akkumulátor nélkül működhetnek, ha nappali órákban egy tárolótartályba pumpálják őket, bár a váltakozóáramú szivattyúkhoz általában akkumulátorra van szükség a megbízható indító túlfeszültség érdekében.

Hány napelem kell egy kútszivattyú működtetéséhez?

Egy tipikus fél-egy lóerős kútszivattyú nagyjából 600-1200 watt napelem-teljesítményt igényel, a napi üzemidőtől és a helyi csúcsidőszaktól függően.

Miért van szüksége a szivattyúmnak sokkal nagyobb inverterre, mint amennyit a futási wattjai sugallnak?

A kútszivattyús motorokhoz a kezdeti mechanikai ellenállás leküzdéséhez futásteljesítményük kétszer-háromszorosára van szükség, ezért az invertert erre a magasabb indítási értékre kell méretezni.

Az egyenáramú napkollektoros szivattyú hatékonyabb, mint az inverteres váltóáramú szivattyú?

Igen, az egyenáramú szolárszivattyúk elkerülik az inverteres átalakítási veszteségeket, és jellemzően hatékonyabban működnek watt szoláris bemenetenként, mint az inverteren keresztül futó váltakozó áramú szivattyúk.

Befolyásolja-e a kút mélysége, hogy egy szivattyú hány wattot fogyaszt?

Igen, a mélyebb kutak növelik a teljes dinamikus emelőmagasságot, ami megnöveli a motornak gallononként elvégzendő munkáját, és a valós világ teljesítményfelvételét az adattáblán szereplő névleges érték fölé.

Mennyi akkumulátor-tárolásra van szüksége egy napkollektoros kútszivattyús rendszernek?

Az akkumulátor méretének ki kell terjednie legalább egy-három napos tipikus szivattyúenergia-felhasználásra a felhős időjárás figyelembevétele érdekében, amelyet úgy számítanak ki, hogy megszorozzák a napi wattórákat a tartalék napok kívánt számával.

Egy napelem üzemeltethet egy kis kútszivattyút?

Egyetlen szabványos panel ritkán biztosít elegendő wattot egy teljes méretű kútszivattyúhoz, mivel még a kis búvárszivattyúkhoz is általában több száz watt napelem szükséges a megfelelő méretű vezérlő mellett.

Végső gondolatok

Minden siker alapja annak megértése, hogy egy kútszivattyú hány wattot használ napenergiával működő vízszivattyú projekt, mivel minden későbbi döntés – a panelek számától az inverter névleges értékén át az akkumulátor kapacitásáig – a pontos kiindulási ponttól függ. Az üzemi wattok meghatározzák a napi energiafogyasztást, de az induló wattok azt a csúcsteljesítményt, amelyet a rendszernek egy pillanat alatt le kell adnia, és a kettő összekeverése a leggyakoribb oka annak, hogy a hálózati szivattyúrendszerek alulteljesítenek. A tényleges napi wattóra szükséglet kiszámításával, a teljes dinamikus emelőmagasság és a kútmélység figyelembevételével, valamint a valós használati mintákon alapuló elem nélküli és akkumulátoros kialakítások közötti választással a háztulajdonosok és a kisgazdaságok üzemeltetői már az első alkalommal megfelelő méretű napelemes szivattyúrendszert építhetnek, ahelyett, hogy a telepítés után felfedeznék a hiányt.