Trong các động cơ máy bơm và hệ thống mảng PV trực tiếp cấp nguồn cho máy bơm nước. Chỉ với ba thành phần chính là tấm pin mặt trời, bộ điều khiển bơm và máy bơm; đây có thể là một hệ thống có giá rất là phải chăng và có thời gian bảo trì thấp.

Miễn là các tấm pin mặt trời được đặt nơi có thể nhận được ánh sáng và máy bơm có dòng điện để chạy. Đối với loại hệ thống này việc thêm lưu trữ nước hoặc hệ thống tấm pin tạo ra dòng điện quá yếu để đáp ứng máy bơm thì rất quan trọng.

Có ba cho hệ thống máy bơm điện năng lượng mặt trời:

Hệ thống tấn pin hoặc nguồn trực tiếp

Đây là tùy chọn ít phức tạp nhất và do đó thường là lựa chọn hiệu quả nhất về chi phí. Hệ thống này rất phù hợp với địa hình ở những nơi gần đồi khả năng hấp tiếp nhận ánh sáng cũng như có thể dự trữ nguồn nước từ các bể nước chính.

Hệ thống hỗ trợ máy tăng áp và bể chứa

Bể chứa có thể dùng máy bơm tăng áp để cung cáp áp lực để di chuyển nguồn nước. Tùy chọn này có mức độ phức tạp cũng như chi phí cao hơn khá nhiều ở loại khác. Do khả năng bơm tăng áp, phụ kiện bơm và nhu cầu sử dụng thêm nguồn điện PV để có thể đủ cung cấp các thiết bị cần thiết.

Bởi không phải lúc nào cũng có thể chạy và tạo ra dòng điện tải từ 1 hệ thống điện năng lượng mặt trời. Các phụ kiện cũng như sự hỗ trợ các thiết bị cần thiết để thêm nguồn năng lượng từ mặt trời ổn định.

Hệ thống dùng điện trực tiếp

Hệ thống tấm pin điện năng lượng trực tiếp đến một bể áp lực quá khổ. Mặc dù hệ thống này khá đơn giản trong các thiết bị cần thiết. Do có thêm bình áp lực, nó đòi hỏi một bơm và mảng đủ để xử lý tổng đầu động bổ sung (TDH khả năng chống chảy) từ bể áp lực.

Các hệ thống máy bơm mặt trời dựa trên pin (ban đêm, áp suất, v.v.) khá phức tạp và nói chung là đắt nhất. Loại hệ thống này chỉ được khuyến nghị nếu cần nước điều áp toàn thời gian.

Xác định kích thước máy bơm và tấm pin

Sử dụng kích thước tấm pin PV, để có thể tăng công suất lên 25% của máy bơm được chỉ định. Để có thể bù lại việc tổn thất do điện năng lượng do nhiệt độ cao hay thời gian sử dụng. Việc bịu hay các vật cản từ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất năng lượng của các tấm pin.

máy bơm ao năng lượng mặt trời
máy bơm ao năng lượng mặt trời

Thường máy bơm DC 12 và 24V nhỏ sẽ yêu cầu các mô-đun công suất thấp hơn. Thường có giá đắt hơn các mô-đun công suất cao để có thể lắp ráp cho một hệ thống điện mặt trời. Các hệ thống máy bơm lớn thường đòi hỏi các mảng điện áp cao hơn và hệ thống sử dụng pin dự trữ hỗ trợ. Đi kèm với hệ thống là bản điều khiển năng lượng để điều khiển các mô-đun hoạt động để tránh việc hao hụt năng lượng.

Bộ điều khiển bơm

Với bộ điều khiển máy bơm bao gồm:

  • Bộ tăng cường dòng tuyến tính điện tử hoạt động tương tự như bộ điều khiển theo dõi điểm công suất tối đa, tối ưu hóa công suất cho máy bơm.

Mặc dù có nhiều biến thể trong sản xuất năng lượng mặt trời. Nó đặc biệt hữu ích trong việc khởi động máy bơm trong điều kiện ánh sáng yếu. Hầu hết các nhà sản xuất yêu cầu sử dụng bộ điều khiển độc quyền với máy bơm của họ.

Hầu hết các bộ điều khiển có khả năng điều khiển hoạt động của động cơ bơm thông qua công tắc phao hoặc công tắc áp suất. Tình trạng hệ thống và màn hình chẩn đoán cũng phổ biến bạn có thể lựa chọn để đem lại sự chính xác.

Bộ điều khiển sạc

Bộ sạc điều kiển sẽ không bao gồm pin nhưng bộ điều khiển sẽ giúp cho pin không bị sạc quá mức hoặc quá sạc. Các bộ điều khiển có độ rộng xung dao động cơ bản thường được sử dụng cho các hệ thống pin 12 và 24Volt. Vì đầu vào của điện áp hẹp do đó mà việc kết hợp các modu với bộ điều khiển cần xem xét.

Với các bộ điều khiển sạc có công suất tối đa có thể sử dụng các chuỗi mô-đun điện áp cao hơn. Việc này cho phép chọn trong phạm vi rộng hơn của các tấm pin năng lượng kết hợp rộng hơn. Khi cần day để nối các tấm pin và máy bơm, dây điện áp cao hơn cho phép sử dụng dây nhỏ hơn để giảm chi phí hệ thống và giảm thiểu vị sụt áp.

Kiểm soát quá trình tính năng của hệ thống máy bơm năng lượng mặt trời. Để có thể điều khiển tải phổ biến cũng như biến áp; giúp giảm việc hỏng pin và việc tắt đột ngột nếu áp pin thực hiện việc xả sâu. Một cách sử dụng khác là chuyển hướng nguồn năng lượng mặt trời để chạy một tải khác nếu pin đầy, cho phép sử dụng toàn bộ tiềm năng của mảng.

Bể chứa

Hầu hết các hệ thống bơm nước năng lượng mặt trời sử dụng một số loại lưu trữ. Một nguyên tắc chung là kích thước bể chứa nước ít nhất ba ngày để cân bằng với điều kiện mặt trời thay đổi.

Với quá nhiều lưu trữ hoặc quá lâu, các vấn đề về chất lượng nước như sự phát triển của tảo có thể phát sinh. Để ngăn chặn sự phát triển của tảo, nên lưu trữ tối đa hai ngày nếu bể ở nơi có ánh nắng mặt trời đầy đủ; nếu bể bị bóng mờ, nên lưu trữ tối đa ba ngày.

Bể nhựa cấp thực phẩm là phổ biến nhất và thường được đặt ở một điểm cao trên tài sản; để cho thức ăn hấp dẫn đến sử dụng cuối cùng. Mặc dù những bể này thường là lựa chọn hợp lý nhất; nhưng phơi nắng có xu hướng thúc đẩy sự phát triển của tảo trong đó.

Một lựa chọn tốt hơn nhưng đắt tiền hơn là một bể chứa chôn. Bể chứa nước được bảo vệ đóng băng, ổn định nhiệt độ nước và giảm thiểu các vấn đề chất lượng nước kém. Với công tắc phao bên trong một trong hai loại bể điều khiển máy bơm theo mực nước. Một dây được chạy dọc theo ống điền từ công tắc phao đến bộ điều khiển bơm.

hệ thống bơm năng lượng mặt trời
hệ thống bơm năng lượng mặt trời

Hệ thống nước điều áp

Trong một số ứng dụng, một hệ thống nước điều áp có thể được yêu cầu để tối ưu hệ thống. Ví dụ, hầu hết các trạm tưới nước chăn nuôi yêu cầu áp lực nước liên tục ít nhất 3 đến 5 psi để giữ cho vòng đối lưu mặt đất hoạt động. Một máy bơm năng lượng mặt trời có kích thước phù hợp có thể tạo áp lực cho hệ thống nước.

Giống như một máy bơm chạy bằng điện xoay chiều tiêu chuẩn. Nếu cần nước cả ngày lẫn đêm, bể áp lực có thể quá khổ để cung cấp nước qua đêm. Một công tắc hoạt động bằng áp suất bật và tắt bộ điều khiển bơm theo áp suất bể.

Nếu cần nhiều dung lượng hơn bình áp suất quá khổ có thể cung cấp; có thể thêm pin dự trữ để cung cấp năng lượng khi không có năng lượng từ mảng PV sạc lại pin mỗi ngày. Một bộ điều khiển sạc và ngắt kết nối điện áp thấp là cần thiết trong loại hệ thống này. Sự cân nhắc phức tạp và bảo trì của loại hệ thống này làm cho nó trở thành một trong những lựa chọn bơm năng lượng mặt trời tốn kém hơn.

Bơm năng lượng mặt trời

Hầu hết các máy bơm AC thông thường sử dụng một bánh công tác ly tâm mà ném nước vào chuyển động. Một máy bơm ly tâm nhiều tầng có một loạt các cánh quạt và buồng xếp chồng lên nhau. Khi hoạt động ở công suất thấp, sản lượng của máy bơm ly tâm giảm đáng kể.

Điều này làm cho máy bơm ly tâm phần nào bị hạn chế cho các ứng dụng năng lượng mặt trời; mặc dù máy bơm ly tâm hiệu quả hơn có sẵn. Bơm ly tâm năng lượng mặt trời có khả năng lưu lượng cao nhưng bị hạn chế về khả năng nâng thẳng đứng. Họ cũng yêu cầu mảng PV khá lớn. Những máy bơm này là lý tưởng cho các ứng dụng tưới đầu thấp.

Máy bơm hoạt động như thế nào?

Bơm chuyển tích cực, đưa nước vào trong buồng và sau đó đẩy nó ra bằng pít-tông, buồng quay hoặc vít xoắn ốc, thường được sử dụng làm máy bơm năng lượng mặt trời.

Những máy này thường bơm chậm hơn máy bơm ly tâm; nhưng có hiệu suất tốt trong điều kiện năng lượng thấp và có thể đạt được lực nâng và áp suất cao. Đây là lý tưởng cho chăn nuôi nhỏ, sục khí ao và hệ thống nước uống nhỏ.

Mặc dù một máy bơm chìm vẫn ở dưới nước, chẳng hạn như trong giếng; nó cũng có thể được sử dụng cho một số ứng dụng nước mặt. Một máy bơm bề mặt loại hút được gắn ở hoặc ngay trên mực nước và rất tuyệt vời để đẩy nước ở khoảng cách xa.

Máy bơm bề mặt ít tốn kém hơn nhưng không phù hợp để hút nước; chúng có thể hút nước chỉ từ khoảng 3 đến 5m. Chúng cũng không chịu được bụi bẩn và mảnh vụn và thường yêu cầu lọc. Máy bơm năng lượng mặt trời có sẵn trong một loạt các loại và kích cỡ. Bơm đúng được xác định bằng cách tính toán cẩn thận nhu cầu của bạn.

Ví dụ:

Một trong những máy bơm bề mặt DC mặt trời nhỏ hơn yêu cầu một dãy PV; chỉ dưới 150 watt và có thể bơm với tốc độ 1,5 gpm. Trong 10 giờ mùa hè đầy nắng, nó có thể bơm tới 900 gallon khi nó có toàn bộ sức mạnh. Một máy bơm DC chìm, với 300 W mô-đun PV, có thể bơm hơn 1.100 gallon trong khoảng 5 giờ từ giếng sâu 150 feet. Máy bơm tương đương 3/4 hp, 240 VAC sẽ cần 2.000 W mô-đun PV, biến tần và pin để bơm lượng nước này trong một giờ.