بیشتر پمپ های چاه مسکونی بین 750 وات و 2200 وات در حین کار عادی، با پمپ های جت چاه کم عمق در انتهای پایین و پمپ های غوطه ور چاه عمیق برای خانه ها و مزارع کوچک در انتهای بالاتر. یک پمپ چاه کم عمق یک چهارم اسب بخار معمولاً حدود 750 تا 1000 وات مصرف می کند، در حالی که یک پمپ شناور عمقی یک اسب بخار می تواند 1500 تا 2200 وات و پمپ های کشاورزی با قدرت سه اسب بخار بزرگتر یا پمپ های خروجی بالا می تواند بیش از 3000 وات باشد. دانستن این رقم وات مهمترین قدم قبل از اندازه a است پمپ آب خورشیدی زیرا کوچک بودن آرایه خورشیدی یا بانک باتری رایج‌ترین دلیلی است که سیستم‌های پمپاژ خارج از شبکه قادر به تحویل آب کافی نیستند.
طبق گفته وزارت انرژی ایالات متحده، پمپاژ آب یکی از رایج ترین و مقرون به صرفه ترین کاربردهای اولیه انرژی خورشیدی در مقیاس کوچک در محیط های روستایی و خارج از شبکه است، زیرا پمپ ها دارای بار قابل پیش بینی و قابل اندازه گیری هستند که می توان آرایه های خورشیدی را با دقت معقولی با آن مطابقت داد. این راهنما دقیقاً میزان انرژی مصرفی پمپ‌های چاه‌های مختلف، نحوه تبدیل این رقم به پنل خورشیدی و باتری مورد نیاز، و نحوه جلوگیری از اشتباهات اندازه‌گیری که باعث می‌شود چاه در روزهای ابری خشک شود را توضیح می‌دهد.
وات پمپ چاه بر حسب نوع و اسب بخار
وات به طور مستقیم با قدرت اسب بخار و عمق پمپ مقیاس می شود، به این معنی که یک چاه عمیق تر یا جریان بیشتر نیاز به نیروی الکتریکی بیشتری دارد. جدول زیر وات معمولی و وات راه‌اندازی پمپ‌های چاه‌های کشاورزی سبک و مسکونی معمولی را خلاصه می‌کند، زیرا وات راه‌اندازی که وات سرج نیز نامیده می‌شود، می‌تواند به طور خلاصه دو تا سه برابر بیشتر از وات در حال اجرا در هنگام شروع موتور درگیر شود.
| نوع پمپ | اسب بخار | در حال اجرا وات | شروع وات |
|---|---|---|---|
| پمپ جت چاه کم عمق | 0.25 اسب بخار | 750 تا 900 وات | 1800 تا 2200 وات |
| پمپ جت چاه کم عمق | 0.5 اسب بخار | 1000 تا 1200 وات | 2300 تا 2800 وات |
| غوطه ور در چاه عمیق | 0.5 اسب بخار | 1000 تا 1300 وات | 2500 تا 3000 وات |
| غوطه ور در چاه عمیق | 1 اسب بخار | 1500 تا 2200 وات | 3500 تا 4500 وات |
| غوطه ور در چاه عمیق | 1.5 اسب بخار | 2200 تا 2800 وات | 4800 تا 6000 وات |
| کشاورزی یا تولید بالا | 3 اسب بخار | 3200 تا 4000 وات | 7000 تا 9000 وات |
| پمپ شناور خورشیدی DC | 0.5 تا 1 اسب بخار معادل | 200 تا 800 وات | افزایش قابل توجهی وجود ندارد |
محدوده وات معمولی در حال اجرا و راه اندازی برای پمپ های چاه جریان مستقیم مسکونی، کشاورزی و خورشیدی معمولی بر اساس رتبه بندی استاندارد پلاک موتور.
به آخرین ردیف جدول بالا توجه کنید: هدف ساخته شده است پمپ های آب خورشیدی جریان مستقیم در مقایسه با پمپ‌های جریان متناوب استاندارد، از وات بسیار کمتری استفاده می‌کنند و در مقایسه با پمپ‌های جریان متناوب استاندارد، ولتاژ راه‌اندازی کمی دارند، به همین دلیل است که بسیاری از تاسیسات خارج از شبکه، از پمپ‌های DC که به‌طور خاص برای انرژی خورشیدی طراحی شده‌اند، به جای تبدیل یک پمپ چاه AC معمولی استفاده می‌کنند.
چرا استارت وات ها برای اندازه خورشیدی بیشتر از وات های جاری اهمیت دارند؟
رقم وات شروع، نه رقم وات جاری، حداقل ظرفیت اینورتر و باتری مورد نیاز برای پمپ چاه خورشیدی را تعیین می کند. موتورهای القایی AC معمولی که در پمپ‌های جت و پمپ‌های شناور استفاده می‌شوند، برای غلبه بر مقاومت اولیه موتور و پروانه پمپ، به یک موج کوتاه دو تا سه برابر وات در حال اجرا نیاز دارند. اگر اندازه یک اینورتر خورشیدی فقط به اندازه وات در حال اجرا باشد، موتور پمپ روشن نمی‌شود، محافظ اضافه بار اینورتر را قطع می‌کند، یا به طور مکرر متوقف می‌شود، که یکی از شایع‌ترین شکایات گزارش‌شده در انجمن‌های نصب پمپ خارج از شبکه و مطالعات موردی برق‌رسانی روستایی است.
تجزیه و تحلیل آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر از سیستم های پمپاژ خورشیدی در مقیاس کوچک در برنامه های کاربردی روستایی نشان داد که اینورترها و کنترل کننده های کم اندازه، به جای پانل های خورشیدی کم اندازه، از دلایل اصلی خرابی اولیه سیستم در تاسیسات پمپ خورشیدی نسل اول هستند. به همین دلیل است که طراحان حرفه‌ای پمپ خورشیدی به طور مداوم اینورترهایی را توصیه می‌کنند که حداقل وات اولیه پمپ را با حاشیه ایمنی 20 درصد اضافه می‌کنند.
نحوه محاسبه مصرف انرژی روزانه بر حسب وات ساعت
مصرف انرژی روزانه با ضرب وات کار پمپ در تعداد ساعات کارکرد آن در روز محاسبه می شود که بر حسب وات ساعت بیان می شود. این رقم، نه وات لحظه ای به تنهایی، چیزی است که تعیین می کند یک سیستم واقعاً به چه تعداد پنل خورشیدی و چه مقدار ذخیره باتری نیاز دارد.
- توان مصرفی پمپ را از روی پلاک یا جدول مرجع بالا مشخص کنید
- زمان کارکرد روزانه پمپ را بر حسب ساعت تخمین بزنید که معمولاً از مصرف آب خانگی تقسیم بر دبی پمپ محاسبه می شود
- برای به دست آوردن وات ساعت روزانه، وات کار را در زمان کار روزانه ضرب کنید
- برای تخمین توان مورد نیاز آرایه خورشیدی، وات ساعت روزانه را بر ساعات اوج خورشید مورد انتظار برای محل نصب تقسیم کنید
- برای محاسبه ناکارآمدی اینورتر، سیم کشی و باتری، حاشیه تلفات سیستم را بین 20 تا 30 درصد اضافه کنید.
به عنوان مثال، یک پمپ شناور 1500 وات که به مدت 2 ساعت در روز کار می کند روزانه 3000 وات ساعت مصرف می کند. در مکانی با 5 ساعت پیک خورشیدی، تقسیم 3000 وات ساعت بر 5 ساعت، 600 وات ظرفیت پنل خورشیدی مورد نیاز قبل از محاسبه تلفات سیستم را می دهد. اضافه کردن 25 درصد حاشیه تلفات، نیاز پنل عملی را به حدود 750 وات می رساند.
پمپ های AC Well در مقابل پمپ های آب خورشیدی DC
پمپ‌های آب خورشیدی DC عموماً انرژی کارآمدتری دارند و به‌طور مستقیم از پنل‌های خورشیدی تغذیه می‌شوند، در حالی که پمپ‌های چاه AC به طور گسترده‌تری در دسترس هستند و اغلب قبلاً در خانه‌های موجود نصب شده‌اند. انتخاب بین تبدیل یک پمپ AC موجود به انرژی خورشیدی در مقابل نصب یک پمپ خورشیدی DC ساخته شده به شدت به این بستگی دارد که آیا چاه یک تاسیسات جدید است یا موجود.
| عامل | پمپ چاه AC با اینورتر | پمپ آب خورشیدی DC |
|---|---|---|
| شروع موج | بالا، 2 تا 3 برابر وات در حال اجرا | حداقل به هیچ |
| بهره وری انرژی | کمتر، تلفات تبدیل اینورتر اعمال می شود | استفاده از جریان مستقیم بالاتر |
| تجهیزات مورد نیاز | پنل های خورشیدی، باتری، اینورتر، پمپ موجود | پنل های خورشیدی، کنترلر، پمپ DC |
| وابستگی به باتری | معمولا برای قدرت موج پایدار مورد نیاز است | اغلب می تواند بدون باتری با مخزن ذخیره سازی کار کند |
| بهترین مورد استفاده | چاه های موجود با پمپ های AC نصب شده | نصب های جدید خارج از شبکه یا از راه دور |
| هزینه اولیه | اگر پمپ AC قبلاً نصب شده باشد، پایین بیاورید | بالاتر به دلیل هزینه پمپ تخصصی |
مقایسه تبدیل یک پمپ چاه جریان متناوب موجود به انرژی خورشیدی در مقابل نصب یک پمپ آب خورشیدی جریان مستقیم ساخته شده با هدف.
سیستم های پمپ خورشیدی بدون باتری در مقابل سیستم های پمپ خورشیدی با باتری
بسیاری از پمپ‌های آب خورشیدی DC می‌توانند بدون باتری با پمپاژ آب به مخزن ذخیره‌سازی بالا هر زمان که خورشید می‌تابد، کار کنند و نیاز به بانک‌های باتری گران قیمت را از بین ببرند. این رویکرد که اغلب پمپاژ مستقیم خورشیدی یا پمپاژ متعاقب خورشید نامیده می شود، در کاربردهای آبیاری کشاورزی و دام که در آن آب را می توان به جای الکتریکی به صورت گرانشی ذخیره کرد، رایج است.
در مقابل، سیستم‌های پشتیبان باتری، انرژی خورشیدی را به صورت شیمیایی ذخیره می‌کنند تا پمپ بتواند در شب، روزهای ابری یا در زمان اوج تقاضا بدون توجه به نور خورشید فعلی کار کند. معامله مستقیم است:
- سیستم‌های بدون باتری هزینه اولیه کمتر، تعمیر و نگهداری کمتر و چرخه تعویض باتری ندارند
- سیستم‌های پشتیبان باتری، دسترسی به آب را در هر ساعت، مستقل از آب و هوا، در صورت نیاز فراهم می‌کنند
- یک مخزن ذخیره آب اغلب می تواند با کسری از هزینه هر واحد ظرفیت ذخیره شده جایگزین بانک باتری شود
- سیستم های پشتیبان باتری به یک کنترل کننده شارژ با اندازه مناسب برای جلوگیری از شارژ بیش از حد یا آسیب تخلیه عمیق نیاز دارند
مثال دنیای واقعی: اندازه یک منظومه شمسی برای یک پمپ چاه شناور 1 اسب بخاری
یک پمپ غوطه ور عمیق یک اسب بخار که 1800 وات کار می کند و روزانه دو ساعت کار می کند، در اکثر مناطق خورشیدی متوسط به 900 تا 1100 وات ظرفیت پنل خورشیدی نیاز دارد. کار از طریق محاسبه:
- توان مصرفی: 1800 وات
- مدت زمان اجرا روزانه: 2 ساعت
- مصرف انرژی روزانه: 1800 ضربدر 2 برابر با 3600 وات ساعت است
- حداکثر ساعات خورشیدی فرضی: 4.5 ساعت، معمولی برای بسیاری از مناطق معتدل در هر داده منبع خورشیدی آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر
- نیاز پایه خورشیدی: 3600 تقسیم بر 4.5 برابر با 800 وات
- با 25 درصد حاشیه تلفات سیستم: تقریباً 1000 وات پنل های خورشیدی
- اندازه اینورتر بر اساس وات شروع 3500 تا 4500 وات، به اضافه 20 درصد حاشیه، نشان می‌دهد که در صورت استفاده از پمپ AC، اینورتر دارای توانی نزدیک به 5000 تا 5400 وات است.
این مثال نشان می‌دهد که چرا اندازه اینورتر که توسط وات راه‌اندازی هدایت می‌شود، به جای سایز پنل خورشیدی که توسط وات جاری هدایت می‌شود، غالباً بخش گران‌تر و معمولاً دست کم‌گرفته‌شده‌تر از بودجه پمپ چاه خورشیدی است.
عواملی که نیاز به وات پمپ چاه را افزایش می دهند
عمق چاه، اصطکاک لوله و سرعت جریان مورد نیاز، همگی نیازهای واقعی وات را بالاتر از رتبه پلاک پایه خط می‌کنند. چندین متغیر معمولاً مصرف برق واقعی یک پمپ چاه را فراتر از وات جاری اعلام شده آن افزایش می دهند:
- هد دینامیکی توتال، به معنی بالابر عمودی و فشار ترکیبی مورد نیاز برای انتقال آب از سطح آب به نقطه استفاده
- عمق چاه، زیرا چاه های عمیق تر به کار بیشتری در هر گالن پمپ شده نیاز دارند
- قطر و طول لوله، جایی که لوله های باریک یا طولانی باعث تلفات اصطکاک می شود که باعث افزایش بار موتور می شود
- سرعت جریان مطلوب بر حسب گالن در دقیقه، زیرا جریان بالاتر به نسبت توان بیشتری نیاز دارد
- افت ولتاژ ناشی از سیم بلند بین منبع تغذیه و پمپ جریان می یابد که می تواند موتور را مجبور به کشیدن جریان بیشتری برای جبران کند.
اشتباهات رایج در اندازه گیری پمپ آب خورشیدی
بیشتر مشکلات عملکرد ضعیف پمپ خورشیدی به جای خرابی تجهیزات، به تعداد انگشت شماری از خطاهای اندازه گیری قابل پیش بینی بازمی گردد.
- اندازه اینورتر به وات در حال اجرا به جای عدد وات شروع بالاتر
- نادیده گرفتن کل هد پویا و اندازه فقط برای نیازهای جریان افقی
- دست کم گرفتن تغییرات فصلی در ساعات اوج خورشید، به ویژه در ماه های زمستان
- انتخاب ظرفیت بانک باتری بدون احتساب چندین روز ابری متوالی
- استفاده از سیم کشی کم اندازه که باعث افت ولتاژ در فواصل طولانی بین پانل ها و پمپ می شود
- عدم وجود کنترل کننده شارژ که هم با آرایه پانل و هم با باتری مطابقت داشته باشد
سوالات متداول
یک پمپ چاه به طور متوسط چند وات مصرف می کند؟
بیشتر پمپ های چاه مسکونی بین 750 and 2,200 running watts, with the exact figure depending on horsepower, well depth, and pump type.
آیا پمپ آب خورشیدی می تواند پمپ چاه را بدون باتری راه اندازی کند؟
بله، پمپ‌های خورشیدی جریان مستقیم می‌توانند با پمپاژ کردن به مخزن ذخیره‌سازی در طول ساعات روز بدون باتری کار کنند، اگرچه پمپ‌های AC معمولاً برای برق شروع مطمئن نیاز به پشتیبان باتری دارند.
برای راه اندازی یک پمپ چاه به چند پنل خورشیدی نیاز است؟
یک پمپ چاه معمولی نیم اسب بخار تا یک اسب بخار به حدود 600 تا 1200 وات ظرفیت پنل خورشیدی نیاز دارد، بسته به زمان کار روزانه و ساعات اوج خورشید محلی.
چرا پمپ من به یک اینورتر بسیار بزرگتر از وات کار آن نیاز دارد؟
موتورهای پمپ چاه برای غلبه بر مقاومت مکانیکی اولیه نیاز به جهش راه اندازی دو تا سه برابر وات جاری خود دارند، بنابراین اندازه اینورتر باید به همان رقم راه اندازی بالاتر باشد.
آیا پمپ خورشیدی DC کارآمدتر از پمپ AC است که از یک اینورتر تغذیه می کند؟
بله، پمپ های خورشیدی DC از تلفات تبدیل اینورتر جلوگیری می کنند و معمولاً به ازای هر وات ورودی خورشیدی کارآمدتر از یک پمپ AC که از طریق یک اینورتر کار می کند کار می کنند.
آیا عمق چاه بر چند وات مصرف پمپ تأثیر می گذارد؟
بله، چاه‌های عمیق‌تر کل هد دینامیکی را افزایش می‌دهند، که میزان کاری که موتور باید در هر گالن انجام دهد را افزایش می‌دهد و مصرف برق واقعی را بالاتر از رتبه پلاک افزایش می‌دهد.
یک سیستم پمپ چاه خورشیدی به چه مقدار باتری نیاز دارد؟
اندازه باتری باید حداقل یک تا سه روز مصرف معمولی انرژی پمپ را برای محاسبه آب و هوای ابری پوشش دهد، که با ضرب وات ساعت روزانه در تعداد مورد نظر روزهای پشتیبان محاسبه می شود.
آیا یک پنل خورشیدی می تواند یک پمپ چاه کوچک را راه اندازی کند؟
یک پنل استاندارد به ندرت وات کافی را برای یک پمپ چاه با اندازه کامل فراهم می کند، زیرا حتی پمپ های شناور کوچک معمولاً به چند صد وات ورودی خورشیدی در کنار یک کنترل کننده با اندازه مناسب نیاز دارند.
افکار نهایی
درک اینکه یک پمپ چاه چقدر وات مصرف می کند، پایه و اساس هر موفقیتی است پمپ آب خورشیدی پروژه، از آنجایی که هر تصمیم پایین دستی، از تعداد پنل گرفته تا رتبه بندی اینورتر تا ظرفیت باتری، به یک نقطه شروع دقیق بستگی دارد. وات‌های جاری مصرف انرژی روزانه را تعریف می‌کنند، اما وات‌های شروع حداکثر ظرفیتی را که سیستم باید بتواند در یک لحظه ارائه دهد، مشخص می‌کند و اشتباه گرفتن این دو رایج‌ترین دلیل عملکرد ضعیف سیستم‌های پمپاژ خارج از شبکه است. با محاسبه نیاز واقعی وات ساعت روزانه، محاسبه کل هد دینامیکی و عمق چاه، و انتخاب بین طرح‌های بدون باتری و باتری مبتنی بر الگوهای استفاده واقعی، صاحبان خانه‌ها و اپراتورهای مزرعه‌های کوچک می‌توانند یک سیستم پمپاژ خورشیدی با اندازه درست در اولین بار بسازند، نه اینکه پس از نصب کمبود پیدا کنند..
