遠隔ソーラー灌漑ポンプ用のバッテリーのサイジングは、単なるアンペア時間の計算ではありません。信頼性の高いシステムは、十分な使用可能エネルギーを蓄え、BMSのシャットダウンなしにポンプを始動させ、太陽光が弱いときやメンテナンスのアクセスが制限されているときに水を動かし続けなければなりません。
オフグリッドポンプの故障の多くは、バッテリーがAhのみで選択されているために起こります。実際の現場では、1日の水需要、全動揚程（TDH）、ポンプ効率、起動電流、使用可能な吐出深度、自立運転日数、ケーブル電圧降下、温度によって適切なサイズが決まります。
A 12Vナトリウムイオンバッテリー は、パックとBMSが適切に設計されていれば、遠隔地でのソーラー灌漑に有力な選択肢となる。バッテリーは、ポンプ、ウォータースケジュール、チャージコントローラー、配線、エンクロージャー、フィールド環境にマッチしなければならない。
カマダパワー 12V 100Ah ナトリウムイオンバッテリー
必要な12Vバッテリーのサイズ
この式を使う：
バッテリーAh ≒ 必要バッテリーWh ÷ システム電圧 ÷ 使用可能DoD
ポンプがバッテリーから272Whを必要とする場合、システムは12Vで、ナトリウムイオンパックは90%使用可能なDoDを中心に設計されている：
272Wh ÷ 12V ÷ 0.90 = 25.2Ah
適切に指定された 12V 30Ah ナトリウムイオンバッテリー は、通常のオフサン・ポンプをカバーすることができる。同じシステムで曇りの日の自立運転が3回必要な場合、次のようになる。 12V 100Ah フィールドマージンを追加した後。
| サイズに関する質問 | 必須入力 | 決定への影響 |
|---|
| 1日あたりの水の量は？ | リットルまたはガロン | 総水力仕事を定義する |
| リフトの高さは？ | 垂直リフトだけじゃないTDH | ヘッドが高いほどWhの需要が高まる |
| ポンプはいつ動くのですか？ | 日中、朝、夜、曇りのバックアップ | バッテリーが支えるエネルギーを決定する |
| 起業は難しい？ | 動作電流と起動電流 | BMSのピーク定格を定義 |
| 曇りの日は？ | オートノミー目標 | ドライブのバックアップ容量 |
| 現場の状況はどうですか？ | 温度、ケーブル長、エンクロージャー | 信頼性に影響 |
ステップ1：水需要とTDHから始める
農家は通常、キロワットアワーではなく水から始める：
毎日どれだけの水を移動させなければならないのか？
重要なコンセプトは ダイナミック・ヘッドすなわちTDHである。TDHは垂直揚程だけではない。ポンプが乗り越えなければならない全抵抗を含みます。
TDH = 静圧リフト + ドローダウン + パイプ摩擦 + 圧力ヘッド + 安全マージン
| TDHアイテム | その意味 | ユーザーが過小評価する理由 |
|---|
| スタティック・リフト | 排出地点までの水位 | 実際の水位ではなく、地面の水位を使用している |
| ドローダウン | 揚水中の水位低下 | 季節的な井戸の変化は無視される |
| パイプの摩擦 | パイプの長さ、直径、エルボ、バルブによる損失 | パイプの損失はゼロと仮定 |
| 圧力ヘッド | ドリップラインまたはスプリンクラーに必要な圧力 | システムはオープンタンク充填専用 |
| 安全マージン | フィールドの変動に対するバッファ | 経年変化や天候の変化に対応できない |
2つの農場がともに1日に1万リットルを必要とするとしても、60メートル水を持ち上げる農場は、10メートル水を持ち上げる農場よりはるかに多くのエネルギーを必要とする。
ステップ2：水量とTDHをワットアワーに変換する
水量とTDHがわかったら、水を動かすのに必要なエネルギーを見積もります。
必要エネルギー（Wh） ≒ 水量（リットル） × TDH（メートル） ÷ 367 ÷ ポンプ効率
例：人里離れた牧場で、1日あたり10,000リットルを移送する必要がある。TDHは30メートル、ポンプ効率は60%。
10,000L × 30m ÷ 367 ÷ 0.60 = 1,362Wh
従って、1日の水力エネルギー需要は、約8,000トンである。 1.36kWh/日.
これは、バッテリーが常に1.36kWhすべてを供給しなければならないことを意味するものではない。多くのソーラーポンプシステムでは、パネルが強い日差しの下でポンプを稼働させ、バッテリーは早朝、夕方、曇天時、またはバックアップ運転にのみ対応する。システムに水タンクがある場合は、水を貯めておくことでバッテリーサイズを小さくすることができる。太陽光が弱い時間帯や夜間にポンプを稼働させなければならないシステムでは、バッテリーが需要の多くをカバーしなければならない。
ステップ3：バッテリーが実際にカバーする必要のあるものを決める
バッテリーが1日の総汲み上げ量をサポートする必要がある場合を除き、1日の総水需要量からバッテリーのサイズを決めないでください。
| システム設計 | バッテリーの役割 | ベスト・フィット |
|---|
| ソーラーダイレクト＋水タンク | 通常のポンピング用小型バッテリーまたはバッテリーなし | 十分な日照とタンク容量のある農場 |
| ソーラー＋バッテリー・バックアップ | 朝、夕方、曇りの隙間をカバー | 信頼性を必要とする遠隔農場 |
| バッテリー駆動の定期ポンプ | 水が必要なときはいつでも汲み上げに対応 | 家畜、温室、重要な水の供給 |
| 蓄電池に代わるバッテリー | バックアップの大部分を担う | タンク貯蔵が困難な場合のみ |
牧場の例では、ソーラーパネルが日中のほとんどの汲み上げを処理すると仮定する。バッテリーは早朝の散水のみに対応する。
1日の水需要のうち20%をバッテリーエネルギーで賄う必要がある：
1,362Wh × 20% = 272Wh
この272Whが通常の1日のバッテリーエネルギー目標だ。このため、水タンクを大きくすればバッテリーのコストを削減できる場合がある。農業用ポンプでは、貯水の方が蓄電よりも安い場合が多い。
ステップ4：ワットアワーを12Vアンペアアワーに変換する
バッテリーの容量は通常アンペア時で売られているが、ポンプの仕事はワット時で計算される。
ワット時＝アンペア時×電圧
例として：
272Wh ÷ 12V = 22.7Ah
そのため、ポンプに必要なのは 22.7Ahの使用可能バッテリー・エネルギー 早朝のポンピングのために。
使用可能なAhと公称Ahは同じではありません。12Vの30Ahバッテリーが常に30Ahの実用的なフィールドエネルギーを提供するとは限りません。使用可能な部分は、化学組成、BMS設定、放電電流、温度、経年変化、メーカーのサイクル寿命評価によって異なります。
ステップ5：使用可能な吐出深度の調整
放電深度（DoD）とは、バッテリーの公称容量のうち、通常の動作で使用できる容量を示す。
| バッテリータイプ | 実用設計の前提 | ポンピングの意味 |
|---|
| 基本的な鉛蓄電池 | 50%あたりはDoDに使える | より大きな公称容量が必要；深いサイクルは寿命を縮める |
| AGM / GEL鉛蓄電池 | 多くの場合 50-70% | 密閉性は向上したが、過放電はサイクル寿命に影響 |
| LiFePO4 | 多くの場合 80-90% | 高い使用可能容量、低温充電には保護が必要 |
| ナトリウムイオン | 多くの場合、使用性の高い国防総省向けに設計されている。 | 毎日のサイクリングに強いが、データシート、BMS、Cレート、温度限界を確認すること。 |
ナトリウムイオンの例で言えば
22.7Ah ÷ 0.90 = 25.2Ah
適切に指定された 12V 30Ah ナトリウムイオンバッテリー 通常の早朝ロードをカバーすることができる。
90% DoDを汎用品として扱わないでください。バッテリーのデータシートから確認する必要があります。定格サイクル寿命、放電率、充電温度、BMSカットオフ設定がすべて重要です。
ステップ6：バッテリーを最終調整する前にポンプ起動電流をチェックする
ポンプのバッテリーは十分なエネルギーがあっても、ポンプを始動できないことがある。
これは通常、次のような理由で起こる。 モータ突入電流.通常運転時に10Aを消費するポンプが、始動時に短時 間で30A、50A、またはそれ以上を必要とすることがあります。BMSがその短いピークをサポートできない場合、シャットダウンすることがあります。バッテリーは満タンのように見えるが、ポンプはカチッと音がしたり、リセットされたり、始動を拒否したりする。
多くの小型DC12Vポンプシステム用：
バッテリーのピーク放電定格は、少なくともポンプの運転電流の3倍から5倍でなければならない。
| フィールド症状 | 考えられる原因 | 何をチェックすべきか | 是正措置 |
|---|
| ポンプがカチッと鳴って止まる | BMS のピーク電流が低すぎる | バッテリーのピーク放電定格 | 高ピークBMSまたは低突入ポンプの使用 |
| バッテリーは満タンのように見えるが、ポンプはリセットされる | 始動時の電圧降下 | ケーブル長、ゲージ、コネクタ損失 | 太いケーブルを使うか、ケーブルの長さを短くする |
| 始動時にヒューズが切れる | 保護機能がサージに適合していない | ヒューズ定格と起動電流 | 適切な直流定格保護装置を使用する |
| 強い日差しの下でのみポンプが始動する | バッテリーだけではサージに対応できない | バッテリーのピーク出力とSOC | ピーク電流能力の向上 |
| インバーターポンプ停止 | インバータサージには対応していません | インバータサージおよびBMS定格 | バッテリーをインバータのサージ要件に合わせる |
BMS連続電流、BMSピーク電流、ピーク持続時間、セルCレート、ケーブルサイズ、コネクタ定格、ヒューズ定格、およびポンプコントローラの動作を確認してください。ポンプがインバータまたはACモータを使用している場合は、設計にインバータサージ電流を含めてください。
ステップ7：曇りまたはモンスーンコンディションに対応する日数を追加する
日当たりが良くても、曇りの日や冬、モンスーンの季節には故障することがある。
自治の日々 とは、太陽光の入力が弱いか限られている場合に、バッテリーが必要な揚水を何日間サポートできるかという意味である。
例を挙げよう：
25.2Ah×3日＝75.6Ah
エージングマージン、温度マージン、ケーブル損失、実際の使用によるばらつきを加味した後、通常、この値は切り上げられる。 12V 100Ahナトリウムイオンバッテリーバンク.
| アプリケーション・シナリオ | 自治の提案 | なぜ重要なのか |
|---|
| 庭園または重要でない灌漑 | 1日 | 水の遅れがもたらす影響は小さい |
| 小規模農場または温室 | 2日 | 作物ストレスのリスクが存在する |
| 家畜給水 | 3日 | 断水は深刻 |
| 僻地の農業用地 | 3～5日 | メンテナンスへのアクセスが制限される場合がある |
| モンスーンまたは冬の低日照地域 | 5日以上 | 太陽光発電の回復は遅いかもしれない |
正しいバッテリーとは、必ずしも晴れた日に機能する最小のバッテリーではない。それは、断水のコストに見合ったバッテリーなのだ。
ソーラー灌漑ポンプ用ナトリウムイオン vs 鉛酸 vs LiFePO4
最適なバッテリーの化学的性質は現場によって異なる。遠隔地での揚水では、メンテナンス、使用可能容量、部分充電、サージ電流、温度、交換頻度などが、購入価格以上に重要になることが多い。
| 決定要因 | 鉛酸 | LiFePO4 | ナトリウムイオン |
|---|
| 使用可能容量 | ディープ・サイクリングで低下 | 高い | パックデザインにより異なる |
| 毎日のサイクリング | 弱～中程度 | 強い | 強い可能性 |
| 部分充電 | サルフェーションに敏感 | 概して寛容 | 一般的に耐性がある；硫酸鉛メカニズムはない |
| 起動電流 | モデル依存 | BMSが許せば強い | BMSが許せば強い |
| メンテナンス | 浸水タイプの方が高い | 低い | 低い |
| 重量 | 重い | ライト | 通常、鉛蓄電池より軽い |
ナトリウムイオン電池 は、硫酸鉛の結晶化に悩まされることがないため、部分充電ソーラー・アプリケーションでは鉛蓄電池よりも本当に有利である。しかし、経年劣化がないとは言い切れない。他の二次電池と同様、ナトリウムイオンパックにもBMS保護、温度制御、データシートによる検証が必要である。
12Vナトリウムイオンバッテリー選定前の技術チェックリスト
バッテリーのサイズについてサプライヤーに問い合わせる前に、問い合わせチェックリストとしてご利用ください。
| パラメータ | 最低限必要な入力 | なぜ重要なのか |
|---|
| 水需要 | リットルまたはガロン／日 | 総仕事量を決定する |
| TDH | リフト、パイプロス、圧力 | エネルギー不足を防ぐ |
| ポンプ電圧 | 12V、24V、またはAC | バッテリーとコントローラーのマッチング |
| 走行電流 | 定格電流または測定電流 | 連続放電の定義 |
| 起動電流 | 推定または測定ピーク | BMSのピーク要件を定義 |
| 汲み上げスケジュール | 日中、朝、夜、曇りのバックアップ | バッテリーWhを決定 |
| オートノミー目標 | バックアップ日数 | バックアップ容量の決定 |
| 温度 | バッテリーボックスの最低/最高温度 | BMSとサイクル寿命に影響 |
| ケーブル・ラン | 長さとゲージ | 電圧降下を防ぐ |
| エンクロージャー | IP等級、換気、熱暴露 | 信頼性に影響 |
これらの値をバッテリーサプライヤーに送れば、容量、BMS電流、エンクロージャー、充電ストラテジーをより正確にサイズ設定することができる。
完全な例の要約
| デザインアイテム | 価値 |
|---|
| 1日の水量 | 10,000L |
| TDH | 30m |
| ポンプ効率 | 60% |
| 1日の全エネルギー需要 | 1,362Wh |
| バッテリー・シェア | 20% |
| 必要なバッテリーエネルギー | 272Wh |
| 使用可能なバッテリーエネルギー | 22.7Ah |
| ナトリウムイオン | 90%、データシートで確認 |
| 最小公称容量 | 25.2Ah |
| 実践的な1日セレクション | 12V 30Ah |
| 実用的な曇天選択 | 12V100Ah前後 |
| ポンプ運転電流の例 | 10A |
| 推奨ピーク放電量 | 最低30A～50A |
これは普遍的なバッテリーサイズではありません。これはサイズ決定の方法です。TDH、パイプの長さ、出口圧力、オフサンポンプ時間、起動電流、または自律性要件が増加した場合、必要なバッテリサイズも増加します。
結論
信頼性の高いソーラー灌漑ポンプ用バッテリーは、アンペア時間だけで選ぶのではなく、水需要、TDH、ポンプ効率、始動電流、使用可能なDoD、自立日数、配線損失、現場条件とのマッチングによって選択されます。12Vナトリウムイオンバッテリーは、化学的な主張だけで選ばれるのではなく、実際のシステムにマッチしたパックであれば、遠隔地での農業用ポンプとして強力な選択肢となります。 お問い合わせ をデザインする。 ナトリウムイオン電池 あなたの遠隔太陽潅漑ポンプのためのパック。
よくあるご質問
12Vソーラー灌漑用ポンプのバッテリーサイズはどのように計算するのですか？
1日の水量、TDH、ポンプ効率から必要なワットアワーを計算する。次に、直接太陽光発電の代わりにバッテリーからどれだけの揚水を行う必要があるかを決定する。Whを12Vで割ってAhに変換し、使用可能なDoDを調整し、曇天時のバックアップが必要な場合は自立運転日数を掛ける。
12Vのナトリウムイオンバッテリーでポンプの始動電流を扱えますか？
パックが適切なBMSとセル放電定格で設計されている場合は、はい。多くの小型DCポンプシステムでは、バッテリーのピーク放電定格は、少なくともポンプの連続運転電流の3倍から5倍でなければなりません。
より大きなバッテリーを使う場合でも、水タンクは必要ですか？
通常はそうだ。農業用ポンプでは、多くの場合、特大のバッテリー容量よりも貯水の方が安価で信頼性が高い。強力な設計では、日中はソーラーパネルで汲み上げ、タンクで貯水し、バッテリーで早朝、夕方、曇天時、バックアップ運転に対応する。
1日の水量、TDH、ポンプ電圧、運転電流、起動電流、ポンピングスケジュール、自律運転日数、地域の温度範囲、ケーブルの長さ、エンクロージャの条件、およびシステムが直接DCポンピングまたはインバータを使用しているかどうかを送信します。