A távoli napelemes öntözőszivattyú akkumulátorának méretezése nem csupán egy amperóra-számítás. A megbízható rendszernek elegendő használható energiát kell tárolnia, a szivattyút BMS-leállás nélkül kell elindítania, és a vizet mozgásban kell tartania, amikor a napfény gyenge vagy a karbantartási hozzáférés korlátozott.
Sok hálózaton kívüli szivattyú meghibásodása azért történik, mert az akkumulátort csak az Ah alapján választják ki. Valós terepi körülmények között a helyes méret a napi vízigénytől, a teljes dinamikus vízmagasságtól (TDH), a szivattyú hatásfokától, az indítási áramtól, a használható kisülési mélységtől, az autonómia napoktól, a kábel feszültségesésétől és a hőmérséklettől függ.
A 12V-os nátrium-ion akkumulátor erős lehetőség lehet a távoli napenergiával történő öntözéshez, ha a csomagot és a BMS-t megfelelően tervezték. Az akkumulátornak még mindig illeszkednie kell a szivattyúhoz, a víztervhez, a töltésvezérlőhöz, a kábelezéshez, a burkolathoz és a terepi környezethez.
Kamada Power 12V 100Ah nátrium-ion akkumulátor
Milyen méretű 12V-os akkumulátorra van szüksége?
Használja ezt a képletet:
Akkumulátor Ah ≈ Szükséges akkumulátor Wh ÷ Rendszerfeszültség ÷ Használható DoD
Ha egy szivattyúnak 272Wh-ra van szüksége az akkumulátortól, a rendszer 12V-os, és a nátrium-ion csomagot 90% használható DoD körül tervezték:
272Wh ÷ 12V ÷ 0,90 = 25,2Ah
Megfelelően meghatározott 12V 30Ah nátrium-ion akkumulátor fedezheti a normál, napfényen kívüli szivattyúzást. Ha ugyanennek a rendszernek három felhős napon autonómiára van szüksége, akkor kb. 12V 100Ah a mező margójának hozzáadása után.
| Méretezési kérdés | Szükséges bemenet | A döntés hatása |
|---|
| Mennyi víz naponta? | Liter vagy gallon | Meghatározza a teljes hidraulikai munkát |
| Milyen magas a lift? | TDH, nem csak függőleges emelés | A nagyobb fejlettség növeli a Wh-igényt |
| Mikor működik a szivattyú? | Nappal, reggel, éjszaka, felhős mentés | Meghatározza az akkumulátor által támogatott energiát |
| Mennyire nehéz az indítás? | Folyóáram és indítási áram | Meghatározza a BMS csúcsértékét |
| Hány felhős nap van? | Autonómia cél | Meghajtók biztonsági mentési kapacitása |
| Milyen a helyszín állapota? | Hőmérséklet, kábelhossz, burkolat | Befolyásolja a megbízhatóságot |
1. lépés: Kezdje a vízigény és a TDH értékekkel
A gazdálkodók általában a vízzel kezdik, nem a kilowattórákkal:
Mennyi vizet kell naponta megmozgatni?
A kulcsfogalom a következő Teljes dinamikus fejvagy TDH. A TDH nem csak függőleges felhajtóerő. Magában foglalja a szivattyú által leküzdendő teljes ellenállást.
TDH = statikus felhajtóerő + leszívás + csősúrlódás + nyomásmagasság + biztonsági tartalék
| TDH tétel | Mit jelent | Miért becsülik alá a felhasználók |
|---|
| Statikus felvonó | Vízszint a kiürítési pontig | A talajszintet használják a tényleges vízszint helyett |
| Lehívás | Vízszintcsökkenés szivattyúzás közben | A szezonális kútváltozásokat figyelmen kívül hagyják |
| Csősúrlódás | Csőhosszból, átmérőből, könyökből, szelepekből eredő veszteségek | A csőveszteséget nulla értékűnek feltételezzük |
| Nyomófej | A csepegtető vezetékek vagy szórófejek által igényelt nyomás | A rendszer csak nyitott tartály feltöltésére van méretezve |
| Biztonsági tartalék | Puffer a mezei eltérésekhez | Nincs hely az öregedésnek vagy az időjárás változásainak |
Két gazdaságnak egyaránt szüksége lehet napi 10 000 liter vízre, de a 60 méter magasra emelő gazdaságnak sokkal több energiára van szüksége, mint a 10 méterre emelő gazdaságnak.
2. lépés: A vízmennyiség és a TDH átváltása wattórákra
A vízmennyiség és a TDH ismerete után becsülje meg a víz mozgatásához szükséges energiát.
Szükséges energia, Wh ≈ Vízmennyiség, liter × TDH, méter ÷ 367 ÷ Szivattyú hatásfoka
Példa: egy távoli szarvasmarhatelepnek naponta 10 000 litert kell mozgatnia. A TDH 30 méter, a szivattyú hatásfoka 60%.
10,000L × 30m ÷ 367 ÷ 0.60 = 1,362Wh
Tehát a teljes napi hidraulikus energiaigény körülbelül 1,36 kWh naponta.
Ez nem jelenti azt, hogy az akkumulátornak minden esetben 1,36 kWh-t kell szolgáltatnia. Sok napelemes szivattyúrendszerben a panelek erős napsütés esetén működtetik a szivattyút, míg az akkumulátor csak a kora reggeli, esti, felhős időszakokban vagy tartalék üzemmódban támogatja a szivattyút. Ha a rendszer víztartállyal rendelkezik, a tárolt víz csökkentheti az akkumulátor méretét. Ha a rendszernek gyenge napfényben vagy éjszaka kell szivattyúznia, az akkumulátornak az igény nagyobb részét kell fedeznie.
3. lépés: Döntse el, hogy az akkumulátornak valójában mit kell fedeznie
Ne méretezze az akkumulátort a teljes napi vízigény alapján, kivéve, ha az akkumulátornak támogatnia kell a teljes napi szivattyúzást.
| Rendszertervezés | Az akkumulátor szerepe | Legjobb illeszkedés |
|---|
| Solar direct + víztartály | Kis akkumulátor vagy akkumulátor nélkül normál szivattyúzáshoz | Elegendő napfénnyel és tartálykapacitással rendelkező gazdaságok |
| Napenergia + akkumulátoros tartalék | A reggeli, esti és felhős réseket fedezi. | Megbízhatóságot igénylő távoli gazdaságok |
| Akkumulátorral támogatott ütemezett szivattyúzás | Támogatja a szivattyúzást, amikor vízre van szükség | Állattartás, üvegházak, kritikus vízellátás |
| Akkumulátor helyettesítésére szolgáló víztároló | A legtöbb mentési terhet viseli | Csak akkor, ha a tartály tárolása nehézkes |
A tanyapélda esetében feltételezzük, hogy a napelemek napközben a szivattyúzás nagy részét ellátják. Az akkumulátor csak a kora reggeli öntözést támogatja.
Ha 20% napi vízigényt kell akkumulátoros energiából fedezni:
1,362Wh × 20% = 272Wh
Ez a 272Wh a normál napi akkumulátor energiacél. Ezért van az, hogy egy nagyobb víztartály néha csökkentheti az akkumulátor költségeit. A mezőgazdasági szivattyúzásnál a víztárolás gyakran olcsóbb, mint az elektromos tárolás.
4. lépés: Watt-órák átalakítása 12V-os amperórákká
Az akkumulátor kapacitását általában amperórában adják meg, de a szivattyú munkáját wattórában számítják ki.
Wattóra = Amperóra × feszültség
A példa esetében:
272Wh ÷ 12V = 22.7Ah
Tehát a szivattyúnak körülbelül 22,7 Ah hasznos akkumulátor energia a kora reggeli pumpáláshoz.
A használható Ah nem azonos a névleges Ah-val. Egy 12V-os 30Ah-s akkumulátor nem mindig biztosít 30Ah gyakorlati terepenergiát. A felhasználható rész függ a vegyszertől, a BMS-beállításoktól, a kisütési áramtól, a hőmérséklettől, az öregedéstől és a gyártó által megadott ciklustartamtól.
5. lépés: Állítsuk be a használható kiürítési mélységet
A kisülési mélység (Depth of Discharge, vagy DoD) azt írja le, hogy az akkumulátor névleges kapacitásából mennyi használható fel normál üzemmódban.
| Akkumulátor típusa | Gyakorlati tervezési feltételezés | Mit jelent ez a szivattyúzás szempontjából |
|---|
| Alap ólom-sav akkumulátor | Körülbelül 50% használható DoD | Nagyobb névleges kapacitást igényel; a mélyciklusos üzemmód lerövidíti az élettartamot. |
| AGM / GEL ólom-sav akkumulátorok | Gyakran 50-70% | Jobb zárt lehetőség, de a túlterhelés még mindig károsítja a ciklus élettartamát |
| LiFePO4 | Gyakran 80-90% | Nagy hasznos kapacitás; az alacsony hőmérsékletű töltéshez védelemre van szükség |
| Nátrium-ion | Gyakran tervezték a magas felhasználhatóságú DoD | Erős a napi ciklikussághoz, de ellenőrizze az adatlapot, a BMS-t, a C-rátát és a hőmérsékleti határértékeket. |
A nátriumion-példa esetében:
22,7Ah ÷ 0,90 = 25,2Ah
Megfelelően meghatározott 12V 30Ah nátrium-ion akkumulátor a szokásos kora reggeli terhelést is le tudja fedezni.
Ne kezelje a 90% DoD-t univerzálisnak. Ezt az akkumulátor adatlapjáról kell megerősíteni. A névleges élettartam, a kisütési sebesség, a töltési hőmérséklet és a BMS lekapcsolási beállításai mind számítanak.
6. lépés: A szivattyú indítási áramának ellenőrzése az akkumulátor véglegesítése előtt
A szivattyú akkumulátora elegendő energiával rendelkezhet, és mégsem tudja elindítani a szivattyút.
Ez általában azért történik, mert motor indítóáram. Egy olyan szivattyú, amely normál működés közben 10A-t vesz fel, rövid időre 30A, 50A vagy még több áramot igényel az indítás során. Ha a BMS nem tudja támogatni ezt a rövid csúcsot, akkor leállhat. A felhasználó zavarba ejtő hibát lát: az akkumulátor látszólag tele van, de a szivattyú kattog, visszaáll, vagy nem hajlandó elindulni.
Sok kis 12V-os egyenáramú szivattyúrendszerhez:
Az akkumulátor csúcskisütési teljesítményének legalább 3×-5× a szivattyú futóáramának kell lennie.
| Mező Tünet | Valószínű ok | Mit kell ellenőrizni | Helyreállító intézkedés |
|---|
| A szivattyú kattog, majd leáll | BMS csúcsáram túl alacsony | Az akkumulátor csúcskisütési teljesítménye | Használjon nagyobb csúcsidejű BMS-t vagy alacsonyabb indítású szivattyút. |
| Az akkumulátor tele van, de a szivattyú újraindul | Feszültségcsökkenés indításkor | Kábelhossz, nyomtáv, csatlakozóveszteség | Használjon vastagabb kábelt vagy rövidebb kábelfutást |
| Biztosíték kioldás indításkor | A védelem nem illeszkedik a túlfeszültséghez | Biztosíték névleges értéke és indítási áram | Használja a megfelelő DC-besorolású védelmet |
| A szivattyú csak erős napsütésben indul | Az akkumulátor nem képes egyedül támogatni a túlfeszültséget | Az akkumulátor csúcsteljesítménye és SOC | Növeli a csúcsáram-képességet |
| Az inverteres szivattyú leáll | Inverter túlfeszültség nem támogatott | Inverter túlfeszültség és BMS minősítés | Az akkumulátor és az inverter túlfeszültségi követelményeinek összehangolása |
Ellenőrizze a BMS folyamatos áramát, a BMS csúcsáramát, a csúcsidőszakot, a cella C-arányát, a kábel méretét, a csatlakozó méretét, a biztosíték méretét és a szivattyúvezérlő viselkedését. Ha a szivattyú invertert vagy váltóáramú motort használ, vegye figyelembe a tervezés során az inverter túláramát.
7. lépés: Adjon hozzá autonóm napokat felhős vagy monszuneső esetén
Egy jó napsütésben működő rendszer is meghibásodhat felhős napokon, télen vagy monszun idején.
Az autonómia napjai azt jelenti, hogy az akkumulátor hány napig képes ellátni a szükséges szivattyúzást gyenge vagy korlátozott napenergia-bevitel mellett.
A példát használva:
25,2Ah × 3 nap = 75,6Ah
Az öregedési különbözet, a hőmérsékleti különbözet, a kábelveszteség és a valós használati eltérések hozzáadása után ez általában felfelé kerekítve egy 12V 100Ah nátrium-ion akkumulátor bank.
| Alkalmazási forgatókönyv | Javasolt autonómia | Miért fontos |
|---|
| Kerti vagy nem kritikus öntözés | 1 nap | A vízkésésnek alacsony a következménye |
| Kis gazdaság vagy üvegház | 2 nap | Fennáll a termésstressz kockázata |
| Állattartás vízellátása | 3 nap | A vízellátás megszakadása súlyos |
| Távoli mezőgazdasági terület | 3-5 nap | A karbantartáshoz való hozzáférés korlátozott lehet |
| Monszun vagy téli, alacsony napsütéses régió | 5+ nap | A napenergia fellendülése lassú lehet |
A megfelelő akkumulátor nem mindig a legkisebb akkumulátor, amely egy napsütéses napon működik. Hanem az az akkumulátor, amelyik megfelel a vízmegszakítás költségeinek.
Nátrium-ion vs. ólom-akkumulátor vs. LiFePO4 napelemes öntözőszivattyúkhoz
A legjobb akkumulátor-kémia a helyszíntől függ. A távoli szivattyúzásnál a karbantartás, a használható kapacitás, a részleges töltés, a túlfeszültség, a hőmérséklet és a csere gyakorisága gyakran többet számít, mint a vételár önmagában.
| Döntési tényező | Ólom-akkumulátor | LiFePO4 | Nátrium-ion |
|---|
| Használható kapacitás | Alacsonyabb a mély ciklikus kerékpározás alatt | Magas | Magas, a csomagolás kialakításától függően |
| Napi kerékpározás | Gyenge vagy közepes | Erős | Erős potenciál |
| Részleges töltés | Érzékeny a szulfátosodásra | Általában toleráns | Általánosan toleráns; nincs ólom-szulfát mechanizmusa |
| Indítási áram | Modellfüggő | Erős, ha a BMS lehetővé teszi | Erős, ha a BMS lehetővé teszi |
| Karbantartás | Magasabb az elárasztott típusok esetében | Alacsony | Alacsony |
| Súly | Nehéz | Fény | Általában könnyebb, mint az ólom-sav akkumulátorok |
Nátrium-ion akkumulátor valódi előnye van az ólom-sav akkumulátorokkal szemben a részleges töltésű napelemes alkalmazásokban, mivel nem szenved az ólom-szulfát kristályosodástól. Nem szabad azonban nulla öregedésűnek nevezni. Mint minden újratölthető akkumulátornak, a nátriumion-akkumulátoroknak is szükségük van BMS-védelemre, hőmérséklet-szabályozásra és adatlapon alapuló validálásra.
Mérnöki ellenőrző lista a 12V-os nátrium-ion akkumulátor kiválasztása előtt
Használja ezt ellenőrzőlistaként, mielőtt megkérdezné a beszállítót az akkumulátor méretezéséről.
| Paraméter | Minimális szükséges bemenet | Miért fontos |
|---|
| Vízigény | Liter vagy gallon naponta | Meghatározza a teljes munkát |
| TDH | Emelés, csőveszteség, nyomás | Megakadályozza az energia alulméretezését |
| Szivattyú feszültsége | 12V, 24V vagy AC | Összeilleszthető akkumulátor és vezérlő |
| Folyó áram | Névleges vagy mért áram | Meghatározza a folyamatos kisütést |
| Indítási áram | Becsült vagy mért csúcsérték | Meghatározza a BMS csúcskövetelményt |
| Szivattyúzási ütemterv | Nappal, reggel, éjszaka, felhős mentés | Meghatározza az akkumulátor Wh |
| Autonómia cél | A tartaléknapok száma | Meghatározza a tartalékkapacitást |
| Hőmérséklet | Akkumulátor doboz min/max hőmérséklete | Befolyásolja a BMS-t és a ciklus élettartamát |
| Kábelfutás | Hosszúság és űrszelvény | Megakadályozza a feszültségcsökkenést |
| Burkolat | IP-besorolás, szellőzés, hőhatás | Befolyásolja a megbízhatóságot |
Ha ezeket az értékeket elküldi egy akkumulátor-beszállítónak, az sokkal pontosabban tudja méretezni a kapacitást, a BMS-áramot, a burkolatot és a töltési stratégiát.
Teljes példa összefoglalása
| Tervezési tétel | Érték |
|---|
| Napi vízmennyiség | 10,000L |
| TDH | 30m |
| Szivattyú hatékonysága | 60% |
| Teljes napi energiaigény | 1,362Wh |
| Akkumulátorral támogatott részesedés | 20% |
| Szükséges akkumulátor energia | 272Wh |
| Felhasználható akkumulátor energia | 22.7Ah |
| Nátrium-ion DoD feltételezés | 90%, ellenőrizze az adatlap alapján |
| Minimális névleges kapacitás | 25.2Ah |
| Gyakorlati egynapos kiválasztás | 12V 30Ah |
| Gyakorlati felhős napok kiválasztása | Körülbelül 12V 100Ah |
| Szivattyú futóáramú példa | 10A |
| Ajánlott csúcskifolyás | minimum 30A-50A |
Ez nem egy univerzális akkumulátor méret. Ez egy méretezési módszer. Ha a TDH, a csőhossz, a kimeneti nyomás, a napfényen kívüli szivattyúzási idő, az indítási áram vagy az autonómiaigény nő, a szükséges akkumulátor mérete is nő.
Következtetés
A megbízható napelemes öntözőszivattyú akkumulátort nem csupán az amperórák alapján kell kiválasztani, hanem a vízigény, a TDH, a szivattyú hatékonysága, az indítási áram, a felhasználható DoD, az autonómia napok, a kábelezési veszteség és a terepi körülmények összehangolásával. Egy 12V-os nátrium-ion akkumulátor erős opció lehet távoli mezőgazdasági szivattyúzáshoz, ha a csomagot a valós rendszerhez illesztik - és nem csak a kémiai állítások alapján választják ki. Kapcsolatfelvétel a megfelelő nátrium-ion akkumulátor csomag a távoli napelemes öntözőszivattyúhoz.
GYIK
Hogyan számítsam ki az akkumulátor méretét egy 12V-os napelemes öntözőszivattyúhoz?
Számítsa ki a szükséges wattórákat a napi vízmennyiség, a TDH és a szivattyú hatékonysága alapján. Ezután döntse el, hogy a közvetlen napenergia helyett mennyi szivattyúzást kell az akkumulátorról biztosítani. Számítsa át a Wh-t Ah-ra a 12V-tal való osztással, igazítsa ki a felhasználható DoD-t, és szorozza meg az autonómia napokkal, ha felhős tartalékolásra van szükség.
Egy 12V-os nátrium-ion akkumulátor képes kezelni a szivattyú indítási áramát?
Igen, ha a csomagot megfelelő BMS-szel és cellakibocsátási értékkel tervezték. Sok kis egyenáramú szivattyúrendszer esetében az akkumulátor csúcskisütési teljesítményének legalább 3×-5×-nek kell lennie a szivattyú folyamatos áramának.
Szükségem van még víztartályra, ha nagyobb akkumulátort használok?
Általában igen. A mezőgazdasági szivattyúzásnál a tárolt víz gyakran olcsóbb és megbízhatóbb, mint a túlméretezett akkumulátorkapacitás. Egy erős konstrukció napelemeket használ a nappali szivattyúzáshoz, egy tartályt a víz tárolására, és az akkumulátort a kora reggeli, esti, felhős vagy tartalék üzemmódra.
Küldje el a napi vízmennyiséget, a TDH-t, a szivattyú feszültségét, a futóáramot, az indítóáramot, a szivattyúzási ütemtervet, az autonómia-nap követelményét, a helyi hőmérsékleti tartományt, a kábel hosszát, a burkolati feltételeket, és hogy a rendszer közvetlen egyenáramú szivattyút vagy invertert használ-e.