Вибір розміру батареї для віддаленого сонячного насоса для поливу - це не просто розрахунок ампер-годин. Надійна система повинна зберігати достатню кількість корисної енергії, запускати насос без відключення BMS і підтримувати рух води при слабкому сонячному світлі або обмеженому доступі для технічного обслуговування.
Багато відмов автономних насосів трапляється через те, що акумулятор вибирається тільки за ємністю. У реальних польових умовах правильний розмір залежить від добової потреби у воді, повного динамічного напору (TDH), ефективності насоса, пускового струму, корисної глибини розряду, днів автономної роботи, падіння напруги на кабелі та температури.
A Натрієво-іонна батарея 12В може бути хорошим варіантом для віддаленого сонячного зрошення, якщо блок і BMS правильно спроектовані. Батарея повинна відповідати насосу, графіку поливу, контролеру заряду, електропроводці, корпусу та польовим умовам.
Іонно-натрієвий акумулятор Kamada Power 12V 100Ah
Який розмір акумулятора 12В вам потрібен?
Використовуйте цю формулу:
Акумуляторна батарея А-год ≈ Необхідна батарея Вт-год ÷ Напруга системи ÷ Використовувана потужність
Якщо насос потребує 272 Вт-год від акумулятора, система розрахована на 12 В, а натрій-іонний акумулятор розрахований на 90%, придатний для використання в оборонних цілях:
272Wh ÷ 12V ÷ 0.90 = 25.2Ah
Правильно вказаний Натрієво-іонний акумулятор 12В 30Ач може покрити звичайне перекачування без сонця. Якщо тій самій системі потрібна автономність на три похмурих дні, їй може знадобитися близько 12В 100Ач після додавання поля поля.
| Питання про розмір | Необхідні дані | Вплив на рішення |
|---|
| Скільки води в день? | Літри або галони | Визначає загальну гідравлічну роботу |
| На якій висоті знаходиться ліфт? | TDH, не тільки вертикальний підйом | Вищий напір збільшує попит на Wh |
| Коли працює насос? | День, ранок, ніч, похмура погода, резервне копіювання | Визначає енергію, що підтримується акумулятором |
| Наскільки складним є запуск? | Робочий струм і струм запуску | Визначає піковий рейтинг BMS |
| Скільки похмурих днів? | Цільовий показник автономії | Резервна ємність накопичувачів |
| Який стан ділянки? | Температура, довжина кабелю, корпус | Впливає на надійність |
Крок 1: Почніть з попиту на воду та ТДГ
Фермери зазвичай починають з води, а не з кіловат-годин:
Скільки води потрібно переміщати щодня?
Ключова концепція полягає в наступному Загальна динамічна головкаабо TDH. TDH - це не просто вертикальний підйом. Вона включає в себе повний опір, який повинен подолати насос.
TDH = статичний підйом + опускання + тертя в трубі + напір + запас міцності
| Пункт TDH | Що це означає | Чому користувачі недооцінюють його |
|---|
| Статичний підйомник | Рівень води в точці скидання | Вони використовують рівень землі замість фактичного рівня води |
| Просадка | Падіння рівня води під час перекачування | Ігноруються сезонні зміни у свердловинах |
| Трубне тертя | Втрати від довжини труби, діаметра, колін, запірної арматури | Втрати в трубах приймаються рівними нулю |
| Напірна головка | Тиск, необхідний для крапельних ліній або спринклерів | Система розрахована тільки на відкрите заповнення резервуарів |
| Запас міцності | Буфер для варіації поля | Немає місця для старіння або погодних змін |
Двом фермам може знадобитися 10 000 літрів на день, але ферма, що піднімає воду на 60 метрів, потребує набагато більше енергії, ніж ферма, що піднімає воду на 10 метрів.
Крок 2: Переведіть об'єм води та TDH у ват-години
Після того, як ви знаєте об'єм води і TDH, оцініть енергію, необхідну для переміщення води.
Необхідна енергія, Вт∙год ≈ Об'єм води, літри × НВП, метри ÷ 367 ÷ ККД насоса
Приклад: віддалене ранчо великої рогатої худоби потребує перекачування 10 000 літрів на день. Висота перекачування становить 30 метрів, а продуктивність насоса - 60%.
10 000 л × 30 м × 367 × 0,60 = 1 362 Вт-год
Таким чином, повна добова потреба в гідравлічній енергії становить близько 1,36 кВт-год на день.
Це не завжди означає, що батарея повинна забезпечувати всі 1,36 кВт-год. У багатьох сонячних насосних системах панелі запускають насос під час сильного сонячного світла, тоді як батарея підтримує роботу насоса лише рано вранці, ввечері, в похмуру погоду або в режимі резервного живлення. Якщо система має бак для води, накопичена вода може зменшити розмір акумулятора. Якщо система повинна працювати при слабкому сонячному світлі або вночі, батарея повинна покривати більшу частину потреби.
Крок 3: Визначте, що саме повинен покривати акумулятор
Не розраховуйте розмір акумулятора на основі загальної добової потреби у воді, якщо тільки акумулятор не повинен забезпечувати повну добову подачу води.
| Проектування системи | Роль акумулятора | Best Fit |
|---|
| Пряме сонячне випромінювання + бак для води | Невеликий акумулятор або відсутність акумулятора для нормального перекачування | Ферми з достатньою кількістю денного світла та ємністю резервуарів |
| Сонячна енергія + резервна батарея | Покриває ранкові, вечірні та хмарні проміжки | Віддалені ферми потребують надійності |
| Заплановане перекачування за допомогою акумулятора | Підтримує перекачування, коли потрібна вода | Тваринництво, теплиці, критичне водопостачання |
| Батарея замінює накопичувач води | Несе найбільше навантаження на резервне копіювання | Тільки коли зберігання в резервуарі ускладнене |
Для прикладу з ранчо припустимо, що сонячні батареї забезпечують більшу частину перекачування протягом дня. Акумулятор підтримує лише ранковий полив.
Якщо 20% добової потреби у воді має забезпечуватися за рахунок енергії акумулятора:
1,362Wh × 20% = 272Wh
Ці 272 Вт-год - нормальна добова норма заряду акумулятора. Ось чому більший резервуар для води іноді може зменшити вартість акумулятора. У сільськогосподарських насосах зберігання води часто дешевше, ніж електричне зберігання.
Крок 4: Перетворіть ват-години в ампер-години 12 В
Ємність акумулятора зазвичай продається в ампер-годинах, але робота насоса обчислюється у ват-годинах.
Ват-години = Ампер-години × Напруга
Для прикладу:
272Wh ÷ 12V = 22.7Ah
Отже, насосу потрібно приблизно 22.7Аг корисної енергії акумулятора для ранкової зарядки.
Корисна ємність акумулятора - це не те ж саме, що номінальна. Акумулятор 12 В 30 Ач не завжди забезпечує 30 Ач практичної енергії в польових умовах. Корисна частина залежить від хімічного складу, налаштувань BMS, струму розряду, температури, старіння і заявленого виробником терміну служби.
Крок 5: Налаштуйте корисну глибину розряду
Глибина розряду, або DoD, описує, яку частину номінальної ємності акумулятора можна використовувати при нормальній експлуатації.
| Тип батареї | Практичне припущення щодо дизайну | Що це значить для пампінгу |
|---|
| Основна свинцево-кислотна | Близько 50% придатних до використання в МО | Потребує більшої номінальної потужності; глибоке циклічне використання скорочує термін служби |
| Свинцево-кислотні AGM / GEL | Часто 50-70% | Кращий герметичний варіант, але надмірний розряд все одно впливає на тривалість циклу |
| LiFePO4 | Часто 80-90% | Висока корисна ємність; низькотемпературна зарядка потребує захисту |
| Натрій-іон | Часто розроблені для високої корисності DoD | Міцний для щоденної їзди на велосипеді, але перевірте технічний паспорт, BMS, швидкість C та температурні обмеження |
На прикладі іонів натрію:
22,7Ач ÷ 0,90 = 25,2Ач
Правильно вказаний Натрієво-іонний акумулятор 12В 30Ач може покрити звичайне ранкове навантаження.
Не розглядайте 90% DoD як універсальний. Це має бути підтверджено технічним паспортом акумулятора. Номінальна тривалість циклу, швидкість розряду, температура заряджання і налаштування відключення BMS мають значення.
Крок 6: Перевірте струм запуску насоса перед завершенням роботи з акумулятором
Акумулятор насоса може мати достатньо енергії, але не запускати насос.
Зазвичай це відбувається через пусковий струм двигуна. Насос, який споживає 10 А під час нормальної роботи, може короткочасно вимагати 30 А, 50 А або більше під час запуску. Якщо BMS не може витримати цей короткий пік, насос може вимкнутися. Користувач бачить незрозумілу несправність: батарея виглядає повною, але насос клацає, перезавантажується або відмовляється запускатися.
Для багатьох невеликих насосних систем 12 В постійного струму:
Піковий розряд акумулятора повинен бути щонайменше в 3-5 разів більшим за робочий струм насоса.
| Польовий симптом | Ймовірна причина | Що перевіряти | Коригувальні дії |
|---|
| Насос клацає, а потім зупиняється | Занадто низький піковий струм BMS | Максимальний піковий розряд акумулятора | Використовуйте BMS з більш високим піком або насос з низьким пусковим навантаженням |
| Акумулятор виглядає повним, але насос перезавантажується | Провал напруги під час запуску | Довжина кабелю, калібр, втрати в роз'ємі | Використовуйте товстіший кабель або меншу довжину кабелю |
| Спрацювання запобіжників під час запуску | Захист не пристосований до перенапруги | Номінал запобіжника та пусковий струм | Використовуйте правильний захист від постійного струму |
| Насос запускається тільки на сильному сонці | Акумулятор не може підтримувати перенапругу самостійно | Пікова потужність акумулятора та SOC | Збільшення пікової струмової здатності |
| Інверторний насос вимикається | Перенапруга інвертора не підтримується | Рейтинг інвертора по перенапрузі та BMS | Підібрати акумулятор до вимог інвертора до перенапруги |
Перевірте безперервний струм BMS, піковий струм BMS, тривалість піку, частоту струму комірки, розмір кабелю, номінал роз'єму, номінал запобіжника та поведінку контролера насоса. Якщо насос використовує інвертор або двигун змінного струму, врахуйте в проекті імпульсний струм інвертора.
Крок 7: Додайте дні автономії для хмарних або мусонних умов
Система, яка працює при гарному сонці, може вийти з ладу в похмурі дні, взимку або в сезон мусонів.
Дні автономії означає, скільки днів батарея може підтримувати необхідну зарядку при слабкому або обмеженому надходженні сонячної енергії.
На прикладі:
25,2 Ач × 3 дні = 75,6 Ач
Після додавання поправки на старіння, температурну поправку, втрати в кабелі та варіації реального використання, це значення зазвичай округляється в більшу сторону до Натрієво-іонний акумулятор 12В 100Ач.
| Сценарій застосування | Пропонована автономія | Чому це важливо |
|---|
| Садовий або некритичний полив | 1 день | Затримка води має незначні наслідки |
| Невелика ферма або теплиця | 2 дні | Існує ризик стресового стану посівів |
| Водопостачання худоби | 3 дні | Перебої з водою - це серйозно |
| Віддалена сільськогосподарська ділянка | 3-5 днів | Доступ до технічного обслуговування може бути обмежений |
| Мусонний або зимовий регіон з низьким рівнем сонячного сяйва | 5+ днів | Рекуперація сонячної енергії може бути повільною |
Правильна батарея - це не завжди найменша батарея, яка працює в сонячний день. Це та батарея, яка відповідає вартості перебоїв у водопостачанні.
Натрій-іонні, свинцево-кислотні та LiFePO4 насоси для сонячного зрошення
Вибір оптимального хімічного складу батареї залежить від місця експлуатації. Для віддаленого перекачування обслуговування, корисна ємність, часткова зарядка, імпульсний струм, температура і частота заміни часто мають більше значення, ніж лише ціна покупки.
| Фактор прийняття рішення | Свинцево-кислотний | LiFePO4 | Натрій-іон |
|---|
| Корисна місткість | Нижче при глибокому циклічному навантаженні | Високий | Високий, залежно від дизайну упаковки |
| Щоденна їзда на велосипеді | Від слабкого до помірного | Сильний | Сильний потенціал |
| Часткова зарядка | Чутливий до сульфатації | Загалом толерантний | Загалом толерантний; без свинцево-сульфатного механізму |
| Пусковий струм | Залежить від моделі | Сильний, якщо дозволяє BMS | Сильний, якщо дозволяє BMS |
| Обслуговування | Вище для затоплених типів | Низький | Низький |
| Вага | Важко. | Світло | Зазвичай легше, ніж свинцево-кислотні |
Натрій-іонний акумулятор має реальну перевагу над свинцевою кислотою в сонячних системах часткового заряджання, оскільки не страждає від кристалізації свинцевого сульфату. Однак його не можна назвати акумулятором з нульовим старінням. Як і кожна акумуляторна батарея, натрій-іонні блоки все ще потребують захисту BMS, контролю температури і перевірки на основі технічного паспорта.
Інженерний контрольний список перед вибором натрій-іонного акумулятора на 12 В
Використовуйте його як контрольний список запитів, перш ніж звертатися до постачальника з проханням надати інформацію про розмір батареї.
| Параметр | Мінімальний необхідний внесок | Чому це важливо |
|---|
| Попит на воду | Літрів або галонів на день | Визначає загальну роботу |
| TDH | Підйом, втрати в трубах, тиск | Запобігає недооцінці енергії |
| Напруга насоса | 12В, 24В або змінного струму | Підходить до акумулятора та контролера |
| Робочий струм | Номінальний або виміряний струм | Визначає безперервний розряд |
| Пусковий струм | Розрахунковий або виміряний пік | Визначає пікові потреби BMS |
| Графік перекачування | День, ранок, ніч, похмура погода, резервне копіювання | Визначає ємність акумулятора, Вт-год |
| Цільовий показник автономії | Кількість днів резервного копіювання | Визначає резервну ємність |
| Температура | Мінімальна/максимальна температура акумуляторного відсіку | Впливає на BMS і термін служби циклу |
| Прокладка кабелю | Довжина та ширина колії | Запобігає падінню напруги |
| Корпус | Ступінь захисту IP, вентиляція, тепловий вплив | Впливає на надійність |
Якщо ви надішлете ці значення постачальнику акумуляторів, він зможе набагато точніше розрахувати ємність, струм BMS, корпус і стратегію заряджання.
Повне резюме прикладу
| Елемент дизайну | Значення |
|---|
| Добовий об'єм води | 10,000L |
| TDH | 30m |
| Ефективність насоса | 60% |
| Повна добова потреба в енергії | 1 362 Вт-год |
| Частка з підтримкою акумулятора | 20% |
| Необхідна енергія акумулятора | 272Wh |
| Корисна енергія акумулятора | 22.7Ah |
| Натрій-іонне припущення Міноборони | 90%, перевірте за технічним паспортом |
| Мінімальна номінальна потужність | 25.2Ah |
| Практичний одноденний відбір | 12В 30Ач |
| Практичний вибір похмурого дня | Близько 12В 100Ач |
| Приклад поточної роботи насоса | 10A |
| Рекомендований піковий розряд | 30А-50А мінімум |
Це не універсальний розмір батареї. Це метод визначення розміру. Якщо TDH, довжина труби, тиск на виході, час перекачування без сонця, пусковий струм або вимоги до автономності зростають, необхідний розмір батареї також збільшується.
Висновок
Надійний акумулятор для сонячного насоса для зрошення обирається не лише за кількістю ампер-годин, але й за потребою у воді, TDH, ефективністю насоса, пусковим струмом, корисним часом автономної роботи, втратами в електропроводці та польовими умовами. Натрій-іонний акумулятор на 12 В може бути хорошим варіантом для віддаленого сільськогосподарського насоса, якщо його підібрано відповідно до реальної системи, а не лише на основі хімічних характеристик. Зв'яжіться з нами щоб розробити правильний натрій-іонний акумулятор для вашого віддаленого насоса для сонячного поливу.
ПОШИРЕНІ ЗАПИТАННЯ
Як розрахувати розмір акумулятора для сонячного насоса для поливу на 12 В?
Розрахуйте необхідну кількість ват-годин, виходячи з добового об'єму води, TDH та ефективності насоса. Потім вирішіть, скільки насосів має працювати від акумулятора, а не від прямої сонячної енергії. Переведіть Вт-год в А-год, розділивши на 12 В, скоригуйте на корисний час автономної роботи і помножте на кількість днів автономної роботи, якщо потрібне резервне живлення в похмуру погоду.
Чи може натрій-іонний акумулятор 12 В витримати пусковий струм насоса?
Так, якщо акумуляторна батарея має відповідну BMS і номінальну ємність елемента. Для багатьох невеликих насосних систем постійного струму піковий розряд батареї повинен бути щонайменше в 3-5 разів більшим за струм безперервної роботи насоса.
Чи потрібен мені резервуар для води, якщо я використовую батарею більшого розміру?
Зазвичай так. У сільськогосподарському перекачуванні накопичена вода часто дешевша і надійніша, ніж велика ємність акумулятора. Надійна конструкція використовує сонячні панелі для перекачування вдень, бак для зберігання води, а акумулятор - для роботи рано вранці, ввечері, в похмуру погоду або в якості резервного джерела живлення.
Надішліть добовий об'єм води, TDH, напругу насоса, робочий струм, струм запуску, графік роботи насоса, потребу в днях автономної роботи, місцевий діапазон температур, довжину кабелю, умови захисту, а також те, чи використовує система прямий насос постійного струму або інвертор.