Pri določanju velikosti baterije za oddaljeno solarno namakalno črpalko ne gre le za izračun amperskih ur. Zanesljiv sistem mora shraniti dovolj uporabne energije, zagnati črpalko brez izklopa sistema BMS in ohranjati pretok vode, ko je sončna svetloba šibka ali je dostop vzdrževalcev omejen.
Številne okvare črpalke brez omrežja se zgodijo, ker je baterija izbrana samo po Ah. V dejanskih razmerah na terenu je pravilna velikost odvisna od dnevne potrebe po vodi, skupne dinamične višine (TDH), učinkovitosti črpalke, zagonskega toka, uporabne globine praznjenja, dni avtonomije, padca napetosti na kablu in temperature.
A 12-voltna natrijevo-ionska baterija je lahko odlična možnost za daljinsko namakanje s sončno energijo, če sta paket in sistem BMS ustrezno zasnovana. Akumulator mora ustrezati črpalki, vodnemu načrtu, krmilniku polnjenja, ožičenju, ohišju in okolju na terenu.
Kamada Power 12V 100Ah natrijev ionski akumulator
Kakšno velikost 12V akumulatorja potrebujete?
Uporabite to formulo:
Baterija Ah ≈ Potrebna baterija Wh ÷ napetost sistema ÷ uporabna DoD
Če črpalka potrebuje 272Wh iz baterije, je sistem 12V, natrijev ionski paket pa je zasnovan okoli 90% uporabnega DoD:
272Wh ÷ 12V ÷ 0,90 = 25,2Ah
Ustrezno določen 12V 30Ah natrijevo-ionska baterija lahko pokriva običajno črpanje izven sonca. Če isti sistem potrebuje avtonomijo za tri oblačne dni, lahko potrebuje približno 12V 100Ah po dodajanju roba polja.
| Vprašanje o velikosti | Zahtevani vnos | Vpliv odločitve |
|---|
| Koliko vode na dan? | Litri ali galone | Opredeljuje skupno hidravlično delo |
| Kako visoko je dvigalo? | TDH, ne le navpično dvigalo | Višja gladina poveča povpraševanje po Wh |
| Kdaj deluje črpalka? | Dnevni čas, jutro, noč, oblačno varnostno kopiranje | Določa energijo, ki jo podpira baterija. |
| Kako težko je zagnati podjetje? | Tekoči tok in zagonski tok | Opredeljuje najvišjo oceno BMS |
| Koliko oblačnih dni? | Cilj avtonomije | Kapaciteta varnostnega kopiranja pogonov |
| Kakšno je stanje lokacije? | Temperatura, dolžina kabla, ohišje | Vpliv na zanesljivost |
Korak 1: Začnite s povpraševanjem po vodi in TDH
Kmetje običajno začnejo z vodo in ne s kilovatnimi urami:
Koliko vode je treba vsak dan prestaviti?
Ključni koncept je Skupna dinamična višinaali TDH. TDH ni le navpični dvig. Vključuje celoten upor, ki ga mora črpalka premagati.
TDH = statični dvig + znižanje + trenje cevi + tlačna višina + varnostna rezerva
| Postavka TDH | Kaj to pomeni | Zakaj ga uporabniki podcenjujejo |
|---|
| Statično dvigalo | Nivo vode do točke izpusta | Uporabljajo nivo tal namesto dejanskega nivoja vode. |
| Črpanje | Padec gladine vode med črpanjem | Sezonske spremembe vrtin se ne upoštevajo |
| Trenje cevi | Izgube zaradi dolžine cevi, premera, kolen, ventilov | Predpostavlja se, da je izguba v cevi enaka nič. |
| Tlačna glava | Tlak, ki ga zahtevajo kapljične cevi ali škropilnice | Sistem je dimenzioniran samo za odprto polnjenje rezervoarja |
| Varnostna rezerva | Varovalni mehanizem za spremembe na terenu | Ni prostora za staranje ali vremenske spremembe |
Dve kmetiji lahko obe potrebujeta 10.000 litrov vode na dan, vendar kmetija, ki vodo dviguje 60 metrov, potrebuje veliko več energije kot kmetija, ki vodo dviguje 10 metrov.
Korak 2: Pretvorba prostornine vode in TDH v vatne ure
Ko poznate prostornino vode in TDH, ocenite energijo, ki je potrebna za premikanje vode.
Potrebna energija, Wh ≈ Prostornina vode, litri × TDH, metri ÷ 367 ÷ Učinkovitost črpalke
Primer: oddaljen živinorejski ranč potrebuje 10.000 litrov na dan. TDH je 30 metrov, učinkovitost črpalke pa 60%.
10.000L × 30m ÷ 367 ÷ 0,60 = 1.362Wh
Celotna dnevna potreba po hidravlični energiji je torej približno 1,36 kWh na dan.
To ne pomeni, da mora baterija vedno zagotoviti vseh 1,36 kWh. V številnih solarnih črpalnih sistemih paneli poganjajo črpalko ob močni sončni svetlobi, medtem ko baterija podpira le zgodnje jutranje, večerno, oblačno obdobje ali rezervno delovanje. Če ima sistem rezervoar za vodo, lahko shranjena voda zmanjša velikost baterije. Če mora sistem črpati med šibko sončno svetlobo ali ponoči, mora baterija pokriti večji del povpraševanja.
Korak 3: Odločite se, kaj mora baterija dejansko pokrivati
Velikost baterije ne določajte glede na skupno dnevno potrebo po vodi, razen če mora baterija podpirati celotno dnevno črpanje.
| Oblikovanje sistema | Vloga baterije | Najprimernejši |
|---|
| Neposredna sončna energija + rezervoar za vodo | Majhna baterija ali brez baterije za normalno črpanje | Kmetije z dovolj dnevne svetlobe in prostornine rezervoarjev |
| Solar + rezervna baterija | Za jutranje, večerne in oblačne vrzeli | Oddaljene kmetije, ki potrebujejo zanesljivost |
| Načrtovano črpanje z baterijo | Podpira črpanje, kadar koli je potrebna voda. | Živinoreja, rastlinjak, kritična oskrba z vodo |
| Baterija, ki nadomešča shranjevanje vode | Prenaša večino bremena varnostnih kopij | Samo pri težavah s skladiščenjem v rezervoarjih |
Za primer ranča predpostavimo, da sončni kolektorji opravijo večino črpanja čez dan. Baterija podpira le jutranje zalivanje.
Če 20% dnevnih potreb po vodi izhaja iz energije iz baterij:
1,362Wh × 20% = 272Wh
Teh 272Wh je običajna dnevna ciljna energija baterije. Zato lahko večji rezervoar za vodo včasih zmanjša stroške baterije. Pri kmetijskem črpanju je shranjevanje vode pogosto cenejše od shranjevanja električne energije.
Korak 4: Pretvorba vatnih ur v 12V amper-ur
Zmogljivost baterije se običajno prodaja v amperurah, delo črpalke pa se izračuna v vatnih urah.
Watt-ur = Amper-ur × napetost
Za primer:
272Wh ÷ 12V = 22,7Ah
Črpalka torej potrebuje približno 22,7 Ah uporabne energije baterije za zgodnje jutranje črpanje.
Uporabna Ah ni enaka nazivni Ah. 12V baterija s 30 Ah ne zagotavlja vedno 30 Ah praktične energije polja. Uporabni del je odvisen od kemije, nastavitev BMS, toka praznjenja, temperature, staranja in proizvajalčeve ocene življenjske dobe cikla.
Korak 5: Prilagodite uporabno globino izpusta
Globina praznjenja (DoD) opisuje, kolikšen del nazivne zmogljivosti baterije se lahko uporabi pri normalnem delovanju.
| Vrsta baterije | Predpostavka praktičnega oblikovanja | Kaj to pomeni za črpanje |
|---|
| Osnovni svinčevo-kislinski | Okoli 50% uporabno DoD | Potrebna je večja nazivna zmogljivost; globoki cikli skrajšujejo življenjsko dobo |
| AGM / GEL svinec-kislina | Pogosto 50-70% | Boljša zaprta možnost, vendar prekomerno praznjenje še vedno vpliva na življenjsko dobo cikla |
| LiFePO4 | Pogosto 80-90% | Visoka uporabna zmogljivost; za polnjenje pri nizkih temperaturah je potrebna zaščita |
| Natrijevi ioni | Pogosto so zasnovani za visoko uporabno DoD | Dobro za vsakodnevno kolesarjenje, vendar preverite podatkovni list, sistem BMS, hitrost C in temperaturne omejitve. |
Za primer natrijevih ionov:
22,7Ah ÷ 0,90 = 25,2Ah
Ustrezno določen 12V 30Ah natrijevo-ionska baterija lahko pokrije običajne jutranje obremenitve.
90% DoD ne obravnavajte kot univerzalnega. To je treba potrditi iz podatkovnega lista baterije. Pomembni so nazivna življenjska doba cikla, stopnja praznjenja, temperatura polnjenja in nastavitve izklopa BMS.
Korak 6: Preverite zagonski tok črpalke, preden dokončno namestite baterijo
Baterija črpalke ima lahko dovolj energije, a kljub temu ne more zagnati črpalke.
To se običajno zgodi zaradi zagonski tok motorja. Črpalka, ki med običajnim delovanjem črpa 10 A, lahko med zagonom kratek čas potrebuje 30 A, 50 A ali več. Če sistem BMS ne more prenesti te kratkotrajne konice, se lahko izklopi. Uporabnik vidi zmedeno napako: baterija je videti polna, črpalka pa se zatakne, ponastavi ali se noče zagnati.
Za številne manjše sisteme črpalk z enosmernim tokom 12 V:
Največja zmogljivost baterije mora biti vsaj 3× do 5× večja od tekočega toka črpalke.
| Simptom polja | Verjeten vzrok | Kaj je treba preveriti | Korektivni ukrepi |
|---|
| Črpalka klikne in se ustavi | Prenizka vrednost največjega toka BMS | Največja zmogljivost baterije | Uporabite BMS z višjo vršno obremenitvijo ali črpalko z nižjo porabo |
| Baterija je videti polna, vendar se črpalka ponastavi | Napetostni sag med zagonom | Dolžina kabla, premer, izguba priključka | Uporabite debelejši kabel ali krajši kabel. |
| Varovalke se ob zagonu sprožijo | Zaščita ni prilagojena prenapetosti | Nazivna varovalka in zagonski tok | Uporabite pravilno zaščito z enosmernim tokom |
| Črpalka se zažene le na močnem soncu | Baterija ne more podpirati samo prenapetosti | Največja moč baterije in SOC | Povečanje zmogljivosti največjega toka |
| Inverterska črpalka se izklopi | Preskok inverterja ni podprt | Presežek in ocena BMS inverterja | Ujemanje baterije z zahtevami glede prenapetosti inverterja |
Preverite trajni tok BMS, največji tok BMS, največje trajanje, hitrost C celic, velikost kabla, naziv priključka, naziv varovalke in obnašanje krmilnika črpalke. Če črpalka uporablja inverter ali motor na izmenični tok, v zasnovo vključite udarni tok inverterja.
Korak 7: Dodajanje avtonomnih dni za oblačne ali monsunske razmere
Sistem, ki deluje ob dobrem soncu, lahko odpove tudi v oblačnih dneh, pozimi ali v monsunski sezoni.
Dnevi avtonomije pomeni, koliko dni lahko baterija zagotavlja potrebno črpanje ob šibkem ali omejenem dovodu sončne energije.
Na primeru:
25,2Ah × 3 dni = 75,6Ah
Po dodajanju rezerve zaradi staranja, temperaturne rezerve, izgube na kablu in odstopanj pri uporabi v realnem svetu se ta vrednost običajno zaokroži navzgor na Baterija natrijevih ionskih akumulatorjev 12V 100Ah.
| Scenarij uporabe | Predlagana avtonomija | Zakaj je to pomembno |
|---|
| Namakanje vrta ali nekritično namakanje | 1 dan | Zamuda vode ima majhne posledice |
| Majhna kmetija ali rastlinjak | 2 dni | Tveganje stresa za pridelke obstaja |
| Oskrba živine z vodo | 3 dni | Prekinitev oskrbe z vodo je resna |
| Oddaljeno kmetijsko območje | 3-5 dni | Dostop za vzdrževanje je lahko omejen. |
| monsunsko ali zimsko območje z nizko vsebnostjo sonca | 5+ dni | Okrevanje sončne energije je lahko počasno |
Prava baterija ni vedno najmanjša baterija, ki deluje na sončen dan. To je baterija, ki ustreza stroškom prekinitve oskrbe z vodo.
Natrijevo-ionski vs svinčevo-kislinski vs LiFePO4 za solarne črpalke za namakanje
Najboljša kemijska sestava baterije je odvisna od lokacije. Pri oddaljenih črpalkah so vzdrževanje, uporabna zmogljivost, delno polnjenje, prenapetostni tok, temperatura in pogostost zamenjave pogosto pomembnejši od same nakupne cene.
| Dejavnik odločanja | Svinčevo-kislinski | LiFePO4 | Natrijevo-ionski |
|---|
| Uporabna zmogljivost | Nižje pri globokem kolesarjenju | Visoka | Visoka, odvisno od zasnove pakiranja |
| Dnevno kolesarjenje | Šibka do zmerna | Močan | Močan potencial |
| Delno polnjenje | Občutljiv na sulfatacijo | Na splošno toleranten | Na splošno toleranten; brez mehanizma svinčevega sulfata |
| Zagonski tok | Odvisno od modela | Močno, če BMS omogoča | Močno, če BMS omogoča |
| Vzdrževanje | Višje za poplavljene vrste | Nizka | Nizka |
| Teža | Težki | Svetloba | Običajno lažji od svinčevo-kislinskih |
Natrijevo-ionska baterija ima v primerjavi s svinčevo kislino resnično prednost pri solarnih aplikacijah z delnim polnjenjem, saj ne trpi zaradi kristalizacije svinčevega sulfata. Vendar pa ga ne smemo opisati kot brez staranja. Kot vsaka baterija za ponovno polnjenje tudi natrijevo-ionski paketi še vedno potrebujejo zaščito BMS, nadzor temperature in validacijo na podlagi podatkovnih listov.
Inženirski kontrolni seznam pred izbiro 12-voltne natrijevo-ionske baterije
To uporabite kot kontrolni seznam, preden dobavitelja povprašate po velikosti baterije.
| Parameter | Najmanjši potrebni vložek | Zakaj je to pomembno |
|---|
| Potrebe po vodi | Litri ali galone na dan | Določa skupno delo |
| TDH | Dvig, izguba v cevi, tlak | Preprečuje premajhno porabo energije |
| Napetost črpalke | 12V, 24V ali AC | Ujema baterijo in krmilnik |
| Tekoči tok | Nazivni ali izmerjeni tok | Opredeljuje neprekinjeno praznjenje |
| Zagonski tok | Ocenjeni ali izmerjeni vrh | Opredeljuje največjo zahtevo BMS |
| Urnik črpanja | Dnevni čas, jutro, noč, oblačno varnostno kopiranje | Določa zmogljivost baterije Wh |
| Cilj avtonomije | Število rezervnih dni | Določa rezervno zmogljivost |
| Temperatura | Minimalna/maximalna temperatura baterije | vpliva na sistem BMS in življenjsko dobo cikla |
| Vodenje kabla | Dolžina in merilo | Preprečuje padec napetosti |
| Ohišje | Stopnja zaščite IP, prezračevanje, izpostavljenost vročini | Vpliv na zanesljivost |
Če te vrednosti pošljete dobavitelju baterij, lahko ta veliko natančneje določi zmogljivost, tok BMS, ohišje in strategijo polnjenja.
Celoten povzetek primera
| Oblikovalski element | Vrednost |
|---|
| Dnevna količina vode | 10,000L |
| TDH | 30m |
| Učinkovitost črpalke | 60% |
| Celotno dnevno povpraševanje po energiji | 1,362Wh |
| Delež, ki ga podpira baterija | 20% |
| Potrebna energija baterije | 272Wh |
| Uporabna energija baterije | 22,7 Ah |
| Natrijev ion Predpostavka DoD | 90%, preverite s podatkovnim listom |
| Najmanjša nazivna zmogljivost | 25,2Ah |
| Praktični enodnevni izbor | 12V 30Ah |
| Praktična izbira oblačnih dni | Približno 12V 100Ah |
| Primer tekočega delovanja črpalke | 10A |
| Priporočeno največje praznjenje | Najmanj 30A-50A |
To ni univerzalna velikost baterije. Gre za metodo določanja velikosti. Če se poveča TDH, dolžina cevi, izhodni tlak, čas črpanja zunaj sonca, zagonski tok ali zahteva po avtonomiji, se poveča tudi zahtevana velikost baterije.
Zaključek
Zanesljive baterije solarne črpalke za namakanje ne izberete samo po številu amperskih ur, temveč z usklajevanjem potreb po vodi, TDH, učinkovitosti črpalke, zagonskega toka, uporabnega DoD, dni avtonomije, izgube napeljave in razmer na terenu. 12V natrijevo-ionska baterija je lahko močna izbira za daljinsko črpanje v kmetijstvu, če je paket prilagojen dejanskemu sistemu - in ni izbran samo na podlagi kemijskih trditev. Pišite nam za oblikovanje pravega natrijevo-ionska baterija za vašo daljinsko solarno črpalko za namakanje.
POGOSTA VPRAŠANJA
Kako izračunam velikost baterije za 12V solarno črpalko za namakanje?
Iz dnevne količine vode, TDH in učinkovitosti črpalke izračunajte potrebne vatne ure. Nato se odločite, koliko črpanja je treba zagotoviti z baterijo namesto z neposredno sončno energijo. Pretvorite Wh v Ah tako, da delite z 12 V, prilagodite za uporabno DoD in pomnožite z dnevi avtonomije, če je potrebno rezervno delovanje v oblačnem vremenu.
Ali lahko 12-voltna natrijevo-ionska baterija prenese zagonski tok črpalke?
Da, če je paket zasnovan z ustreznim sistemom BMS in zmogljivostjo praznjenja celic. Pri številnih majhnih sistemih črpalk za enosmerni tok mora biti največja zmogljivost akumulatorja vsaj 3× do 5× večja od stalnega toka črpalke.
Ali še vedno potrebujem rezervoar za vodo, če uporabljam večjo baterijo?
Običajno da. Pri kmetijskem črpanju je shranjena voda pogosto cenejša in zanesljivejša kot prevelika zmogljivost akumulatorja. Dobra zasnova uporablja sončne celice za črpanje podnevi, rezervoar za shranjevanje vode in baterijo za zgodnje jutranje, večerno, oblačno ali rezervno delovanje.
Pošljite dnevno količino vode, TDH, napetost črpalke, tekoči tok, zagonski tok, urnik črpanja, zahtevo po dnevih avtonomije, lokalno temperaturno območje, dolžino kabla, pogoje ohišja in ali sistem uporablja direktno črpanje z enosmernim tokom ali inverter.