Koliko vata koristi pumpa za bunar? Potpuni vodič za sustave pumpi za vodu na solarnu energiju

Većina stambenih pumpi za bunare koristi između 750 vata i 2200 vata tijekom normalnog rada, s mlaznim pumpama za plitke bunare na donjem kraju i potopnim pumpama za duboke bunare za domove i male farme na gornjem kraju. Pumpa za plitke bušotine od četvrtine konjske snage obično troši oko 750 do 1000 vata, dok potopna pumpa za duboke bušotine od jedne konjske snage može potrošiti 1500 do 2200 vata, a veće poljoprivredne pumpe ili crpke s visokim učinkom od tri konjske snage mogu premašiti 3000 vata. Poznavanje ove brojke u vatima najvažniji je korak prije dimenzioniranja a vodena pumpa na solarni pogon sustav, jer je premala veličina solarnog polja ili baterije najčešći razlog zašto crpni sustavi izvan mreže ne isporučuju dovoljno vode.

Prema Ministarstvu energetike SAD-a, pumpanje vode jedna je od najčešćih i isplativih ranih primjena male solarne energije u ruralnim područjima i okruženjima izvan mreže, jer pumpe imaju predvidljivo, mjerljivo opterećenje s kojim se solarni nizovi mogu usporediti s razumnom preciznošću. Ovaj vodič raščlanjuje točno koliko snage koriste različite pumpe za bunare, kako tu brojku pretvoriti u zahtjeve za solarnim panelom i baterijom i kako izbjeći greške u dimenzioniranju koje ostavljaju bunar suhim tijekom oblačnih dana.

Snaga pumpe za bunar prema vrsti i konjskim snagama

Snaga se mjeri izravno s konjskim snagama i dubinom pumpe, što znači da dublji bunar ili zahtjev za većim protokom uvijek zahtijeva više električne energije. Tablica u nastavku sažima tipične radne vate i početne vate za uobičajene stambene i lake poljoprivredne pumpe za bunare, budući da početni vati, koji se nazivaju i udarni vati, mogu nakratko porasti dva do tri puta više od radnih vata kada se motor prvi put uključi.

Uobičajeni rasponi radne i početne snage za uobičajene stambene, poljoprivredne i solarne pumpe istosmjerne struje temeljeni na standardnim nazivnim oznakama motora.

Obratite pažnju na zadnji red gornje tablice: namjenski izgrađen istosmjerne solarne pumpe za vodu koriste značajno manju snagu i imaju malo ili nimalo startnog udara u usporedbi sa standardnim pumpama za izmjeničnu struju, zbog čega mnoge instalacije izvan mreže koriste DC pumpe posebno dizajnirane za solarnu energiju umjesto pretvaranja konvencionalne AC pumpe za bunar.

Zašto su početni vati važniji od tekućih vati za solarno dimenzioniranje

Početna brojka u vatima, a ne brojka u tekućim vatima, određuje minimalni kapacitet pretvarača i baterije koji je potreban za pumpu za bunar na solarni pogon. Konvencionalni indukcijski motori izmjenične struje koji se koriste u mlaznim pumpama i potopnim pumpama zahtijevaju kratki udar od dva do tri puta veće od njihove radne snage kako bi se prevladao početni otpor motora i rotora pumpe. Ako je solarni pretvarač dimenzioniran samo na radnu snagu, motor crpke se neće uspjeti pokrenuti, aktivirati zaštitu pretvarača od preopterećenja ili će se opetovano zaustaviti, što je jedna od najčešćih pritužbi prijavljenih na forumima za postavljanje pumpi izvan mreže i studijama slučaja ruralne elektrifikacije.

Analiza Nacionalnog laboratorija za obnovljivu energiju malih solarnih crpnih sustava u ruralnim područjima otkrila je da su premali pretvarači i kontroleri, umjesto premali solarni paneli, među vodećim uzrocima ranog kvara sustava u instalacijama solarne pumpe prve generacije. To je razlog zašto profesionalni dizajneri solarnih crpki dosljedno preporučuju invertere s najmanje početnim vatima pumpe, sa sigurnosnom rezervom od dodatnih 20 posto.

Kako izračunati dnevnu potrošnju energije u vat satima

Dnevna potrošnja energije izračunava se množenjem radnih vata pumpe s brojem sati rada svaki dan, izraženih u vat satima. Ova brojka, a ne samo trenutna snaga u vatima, je ono što određuje koliko solarnih panela i koliko baterije za skladištenje stvarno treba sustavu.

1. Odredite radnu snagu crpke s natpisne pločice ili referentne tablice iznad
2. Procijenite dnevno vrijeme rada crpke u satima, obično izračunato iz potrošnje vode u kućanstvu podijeljene brzinom protoka crpke
3. Pomnožite radne vate s dnevnim vremenom rada da biste dobili dnevne vat-sate
4. Podijelite dnevne vat-sate s očekivanim vršnim sunčanim satima za mjesto instalacije kako biste procijenili potrebnu snagu solarnog niza
5. Dodajte marginu gubitka sustava od 20 do 30 posto kako biste uzeli u obzir neučinkovitost pretvarača, ožičenja i baterije

Na primjer, potopna pumpa od 1500 W koja radi 2 sata dnevno troši 3000 W sati dnevno. Na lokaciji s 5 vršnih sunčanih sati, dijeljenje 3.000 watt sati s 5 sati daje 600 wata kapaciteta solarne ploče potrebnog prije nego što se uračunaju gubici u sustavu. Dodavanje margine gubitka od 25 posto dovodi praktične potrebe za pločom na otprilike 750 vata.

AC pumpe za bušotine u odnosu na DC solarne pumpe za vodu

DC solarne pumpe za vodu općenito su energetski učinkovitije i lakše ih je napajati izravno iz solarnih panela, dok su AC pumpe za bušotine dostupnije i često već instalirane u postojećim domovima. Izbor između pretvaranja postojeće crpke izmjenične struje na solarnu energiju ili instaliranja namjenske solarne crpke istosmjerne struje uvelike ovisi o tome je li bušotina nova instalacija ili postojeća.

Usporedba pretvaranja postojeće pumpe za bušotinu na izmjeničnu struju na solarnu energiju u odnosu na instaliranje namjenske solarne pumpe za istosmjernu struju.

Sustavi solarnih pumpi bez baterija u odnosu na sustave solarnih pumpi s baterijama

Mnoge DC solarne pumpe za vodu mogu raditi bez baterije pumpajući vodu u povišeni spremnik kad god sunce sja, eliminirajući potrebu za skupim baterijskim baterijama. Ovaj pristup, koji se često naziva izravno solarno pumpanje ili pumpanje nakon sunca, uobičajen je u primjenama za napajanje poljoprivrede i stoke gdje se voda može pohraniti gravitacijski, a ne električnim putem.

Baterijski sustavi, nasuprot tome, kemijski pohranjuju sunčevu energiju tako da crpka može raditi noću, oblačnim danima ili tijekom najveće potražnje u kućanstvu bez obzira na trenutnu sunčevu svjetlost. Kompromis je jednostavan:

• Sustavi bez baterija imaju nižu početnu cijenu, manje održavanja i nemaju ciklus zamjene baterija
• Baterijski sustavi osiguravaju pristup vodi na zahtjev u bilo koje doba dana, neovisno o vremenskim prilikama
• Spremnik za vodu često može zamijeniti banku baterija uz djelić cijene po jedinici pohranjenog kapaciteta
• Baterijski sustavi zahtijevaju kontroler punjenja odgovarajuće veličine kako bi se spriječilo oštećenje od prekomjernog punjenja ili dubokog pražnjenja

Primjer iz stvarnog svijeta: dimenzioniranje solarnog sustava za potopnu pumpu za bunar od 1 HP

Tipična potopna pumpa za duboki bunar od jedne konjske snage koja troši 1800 tekućih vata i radi dva sata dnevno zahtijeva približno 900 do 1100 vata kapaciteta solarne ploče u većini regija s umjerenim suncem. Rad na izračunu:

1. Radni vati: 1800 vati
2. Dnevno trajanje: 2 sata
3. Dnevna potrošnja energije: 1800 pomnoženo s 2 jednako je 3600 vat sati
4. Pretpostavljeni vršni sunčani sati: 4,5 sata, tipično za mnoga umjerena područja prema podacima Nacionalnog laboratorija za obnovljivu energiju o solarnim resursima
5. Osnovni solarni zahtjev: 3600 podijeljeno s 4,5 jednako je 800 vata
6. S marginom gubitka sustava od 25 posto: približno 1000 vata solarnih panela
7. Dimenzioniranje pretvarača temeljeno na početnim vatima od 3500 do 4500 vata, plus marža od 20 posto, sugerira pretvarač snage blizu 5000 do 5400 vata ako se koristi AC pumpa

Ovaj primjer ilustrira zašto je dimenzioniranje pretvarača po početnim vatima, umjesto dimenzioniranja solarnog panela po tekućim vatima, često skuplji i češće podcijenjen dio proračuna solarne pumpe.

Čimbenici koji povećavaju zahtjeve za snagom pumpe za bunar

Dubina bušotine, trenje u cijevima i potrebna brzina protoka guraju stvarne potrebe za snagom iznad osnovne nazivne pločice. Nekoliko varijabli obično povećava stvarnu potrošnju energije pumpe za bunar iznad navedenih radnih vati:

• Ukupna dinamička visina, što znači kombinirano okomito podizanje i pritisak potreban za premještanje vode od podzemne vode do točke uporabe
• Dubina bunara, jer dublji bunari zahtijevaju više rada po ispumpanom galonu
• Promjer i duljina cijevi, gdje uske ili duge cijevi stvaraju gubitke zbog trenja koji povećavaju opterećenje motora
• Željena brzina protoka u galonima po minuti, jer veći protok zahtijeva proporcionalno veću snagu
• Pad napona zbog dugačke žice koja se proteže između izvora napajanja i crpke, što može prisiliti motor da povuče više struje kako bi kompenzirao

Uobičajene pogreške pri dimenzioniranju vodene pumpe na solarni pogon

Većina problema s nedovoljnom izvedbom solarne crpke dolazi do pregršt predvidljivih pogrešaka u dimenzioniranju, a ne do kvara opreme.

• Dimenzioniranje pretvarača prema tekućim vatima umjesto veće početne brojke u vatima
• Zanemarivanje ukupne dinamičke visine i dimenzioniranja samo za zahtjeve horizontalnog protoka
• Podcjenjivanje sezonskih promjena u vršnim satima sunca, posebno tijekom zimskih mjeseci
• Odabir kapaciteta baterije bez uzimanja u obzir nekoliko uzastopnih oblačnih dana
• Korištenje premalog ožičenja koje stvara pad napona na velikim udaljenostima između ploča i pumpe
• Neuspjeh uključivanja regulatora punjenja koji odgovara kemijskom sastavu ploče i baterije

Često postavljana pitanja

Koliko vata u prosjeku troši pumpa za bunar?

Većina stambenih pumpi za bunare koristi između 750 and 2,200 running watts, with the exact figure depending on horsepower, well depth, and pump type.

Može li pumpa za vodu na solarni pogon pokretati pumpu za bunar bez baterija?

Da, istosmjerne solarne crpke mogu raditi bez baterije pumpanjem u spremnik tijekom dana, iako AC crpke općenito zahtijevaju pomoćnu bateriju za pouzdano pokretanje udarne snage.

Koliko je solarnih panela potrebno za rad pumpe za bunar?

Tipična bunarska pumpa od pola konjske snage do jedne konjske snage zahtijeva približno 600 do 1200 vata kapaciteta solarne ploče, ovisno o dnevnom vremenu rada i lokalnom najvećem broju sunčanih sati.

Zašto mojoj pumpi treba mnogo veći pretvarač nego što sugerira njezina radna snaga?

Motori pumpi za bušotine zahtijevaju početni udar dva do tri puta veći od radne snage kako bi prevladali početni mehanički otpor, tako da pretvarač mora biti dimenzioniran na tu višu početnu vrijednost.

Je li DC solarna pumpa učinkovitija od AC pumpe koju napaja pretvarač?

Da, istosmjerne solarne crpke izbjegavaju gubitke pretvorbe pretvarača i obično rade učinkovitije po vatu solarnog unosa nego AC pumpe koje rade preko pretvarača.

Utječe li dubina bunara na potrošnju vata pumpe?

Da, dublje bušotine povećavaju ukupnu dinamičku visinu, što povećava količinu rada koju motor mora obaviti po galonu i povećava potrošnju snage u stvarnom svijetu iznad nazivne pločice.

Koliko spremnika baterije treba sustavu solarne pumpe?

Dimenzioniranje baterije trebalo bi pokriti najmanje jedan do tri dana tipične potrošnje energije crpke kako bi se uzela u obzir oblačno vrijeme, izračunato množenjem dnevnih vat sati sa željenim brojem rezervnih dana.

Može li jedan solarni panel pokrenuti malu pumpu za bunar?

Jedna standardna ploča rijetko daje dovoljno snage za bunarsku pumpu pune veličine, budući da čak i male potopne pumpe obično trebaju nekoliko stotina vata solarnog ulaza uz regulator odgovarajuće veličine.

Završne misli

Razumijevanje koliko vata koristi pumpa za bunar temelj je svakog uspjeha vodena pumpa na solarni pogon projekta, budući da svaka nizvodna odluka, od broja panela do ocjene pretvarača do kapaciteta baterije, ovisi o točnoj početnoj točki. Tekući vati definiraju dnevnu potrošnju energije, ali početni vati definiraju vršni kapacitet koji sustav mora moći isporučiti u trenu, a miješanje to dvoje je najčešći razlog zašto mrežni crpni sustavi ne rade. Izračunavanjem stvarnih dnevnih potreba za vat-sat, uzimajući u obzir ukupni dinamički pad i dubinu bunara, te birajući između dizajna bez baterije i dizajna s baterijom na temelju stvarnih obrazaca korištenja, vlasnici kuća i operateri na malim farmama mogu prvi put izgraditi solarni pumpni sustav ispravne veličine umjesto da otkriju nedostatak nakon instalacije.