Utilisation d’une pompe à eau à énergie solaire Dankoff

(Suite de la partie 1.)

Trois méthodes d’alimentation photovoltaïque pour l’irrigation hors réseau à long terme

Avant de passer aux options d’alimentation électrique, les exigences mécaniques et électriques et les limites de conception de la pompe lente Dankoff doivent être comprises. Ainsi, nous pouvons mieux apprécier les avantages et les inconvénients de chaque option et prendre des décisions plus judicieuses quant à la manière dont la pompe doit être déployée et alimentée dans diverses situations. Avec un tel examen, nous en viendrons également à apprécier les risques et à prendre des mesures pour éviter d’endommager un actif critique.

Tête de pompe, limitations mécaniques

Si la pompe lente Dankoff est entraînée à plus de 1725 tours par minute (RPM), la tête de pompe peut être endommagée. Au-dessus de 1725 tr/min, la pompe ne produit pas beaucoup plus d’eau, comme cela serait normalement corrélé avec la tension, le courant et la hauteur de chute. A ce RPM, nous sommes au point de diminution du rendement mécanique, et une usure accrue des pièces à tolérances serrées se produit. La tête de pompe est le cœur du système et est vulnérable, c’est donc un investissement de temps judicieux pour la comprendre et avoir une ou deux têtes de pompe de rechange, surtout si l’on souhaite faire fonctionner le système pendant une période de 15 à 20 ans. .

Moteur, Limites de tension

Le moteur utilisé dans la pompe lente Dankoff est une conception vintage sur-conçue, et est donc robuste et éprouvée. Cependant, chaque machine a ses limites. Un moteur nominal de 12 volts ou 24 volts peut être endommagé par une tension excessive au fil du temps. Le moteur 12 volts durera plus longtemps s’il n’est pas exposé à des tensions supérieures à 16 VDC, et le moteur 24 volts durera plus longtemps à une tension inférieure à 32 VDC. Le moteur aura tendance à durer plus longtemps si la tension maximale utilisée est plus proche de 12VDC que de 16VDC, et le modèle 24 volts durera plus longtemps s’il fonctionne plus près de 24 VDC, que plus proche de 32VDC. De plus, à des tensions supérieures à 16VDC (ou 32VDC s’il s’agit d’un moteur nominal de 24 volts), la tête de pompe risque d’être entraînée à une vitesse excessive, supérieure à celle pour laquelle elle a été conçue, à savoir 1 725 tr/min. Le moteur est bien conçu pour fonctionner avec la conception de la tête de pompe, pour produire la quantité maximale d’eau avec le moins d’énergie électrique et pour fonctionner à des vitesses très lentes et à basse tension sans dommage.

Moteur 24 volts par rapport au moteur 12 volts

Le moteur de 24 volts présente l’avantage de pouvoir fonctionner directement à partir d’un générateur photovoltaïque nominal de 12 volts lorsque l’ampérage maximal est produit et lorsque la tension est généralement d’environ 17 à 18 volts. Un moteur de 24 volts pourrait fonctionner directement à partir d’un réseau nominal de 12 volts sans régulation. Ceci est un avantage significatif pour un fonctionnement à long terme. Cependant, sa production sera inférieure à la moitié de celle d’un moteur 12 volts finement régulé fonctionnant dans des limites de sécurité. Si nous pensons qu’une production d’eau supplémentaire est nécessaire et que nous maîtrisons les principes et les techniques nécessaires pour réguler un moteur 12 volts afin qu’il fonctionne en toute sécurité dans les limites d’un réseau 12 volts, alors nous avons le meilleur des deux mondes. Cependant, pour créer un réseau de panneaux de 24 volts pour obtenir le même rendement élevé de la pompe de 12 volts, nous aurions besoin de deux fois plus de panneaux et avec cela, nous devions également doubler le calibre du câblage. Et si nous souhaitons faire fonctionner la pompe à l’aide d’alternateurs ou de générateurs de 12 volts, la sortie de la pompe de 24 volts en serait la moitié.

Si nous choisissons le moteur 24 volts pour être alimenté par un réseau 24 volts, nous pouvons économiser de l’argent en utilisant un câble d’alimentation de plus petit calibre, ou nous pouvons faire une course deux fois plus longue que si nous utilisions un moteur 12 volts . Si la conception de notre système permet d’éviter les dépenses liées à des câbles plus lourds, nous pourrions alors nous permettre d’acheter 200 watts supplémentaires, ou plus, soit pour prolonger le nombre d’heures de fonctionnement de la pompe par jour, soit pour doubler la puissance en fonction d’un limitez la fenêtre d’insolation, où les arbres peuvent réduire le nombre d’heures de plein soleil disponibles pour la baie à un endroit particulier. Pour votre considération, on pourrait utiliser une pompe de 24 volts 1303 directement alimentée par un réseau de 12 volts. Il produirait un volume similaire à un modèle 1308-12 et ne serait pas sujet aux problèmes de surtension. Cela pourrait être une considération si le #1308 répondait à vos besoins en gallons par jour.

Quel que soit notre choix de moteurs, même le moteur 48 volts, les options d’alimentation et les méthodes de limitation de la tension d’entrée dans les configurations Array Direct s’appliquent. Dans la discussion sera utilisé le plus petit dénominateur commun qui est le moteur de 12 volts.

Sélection de la pompe, modèle 1308 par rapport au modèle 1303

Avec le tableau de production Dankoff à portée de main, nous pouvons voir que la pompe Dankoff modèle #1303 est plus souhaitable en termes de production étant donné une hauteur connue et limitée. Là où le #1308 serait avantageux, c’est dans une situation où les circonstances futures et les sites de production inconnus sont indéterminés. Le #1308 est le plus souhaitable s’il devait être utilisé dans une variété d’emplacements qui nécessitent un levage qui dépasserait la capacité du #1303, si seulement une configuration Array-Direct était utilisée. À des hauteurs de tête où le #1303 pourrait pomper jusqu’à 250 pieds, ou où le #1308 devrait pomper jusqu’à 400 pieds maximum, un contrôleur de pompe ou un système PV à batterie serait nécessaire.

En tant que personne disposant de ressources financières minimales, ma première acquisition était le #1308, car la puissance requise pour son fonctionnement était également minime et la moitié de celle nécessaire au #1303 tout en fournissant des quantités d’eau plus que suffisantes pour plusieurs familles. Il existe d’autres têtes de pompe disponibles qui produisent moins que la #1308, la #1322, et puis il y a la #1304 qui se situe entre la #1308 et la #1303. Pour des raisons pratiques, les choix étaient limités car je ne pouvais pas me permettre toutes ces pompes et je devais choisir les deux meilleures pour les performances les plus larges pour les emplacements les plus probables (hauteur de levage) qui pourraient être rencontrés. Si je n’en choisissais qu’un pour moi, ce serait le modèle Dankoff #1308.

Array-Direct : Avantages et inconvénients

La méthode d’alimentation électrique directe par réseau est techniquement difficile pour la plupart, mais c’est la méthode la plus fiable à long terme, si les défis techniques peuvent être relevés. Quoi qu’il en soit, il est préférable de comprendre le défi et de reconnaître notre capacité à le relever ou non. Sachant cela, nous pourrions utiliser une autre pompe ou une méthode différente pour alimenter cette pompe. À tout le moins, s’il est plus facile d’utiliser les autres options d’alimentation jusqu’à un moment où elles ne peuvent plus être supportées. C’est-à-dire que si tout le reste échoue, on peut recourir à la méthode Array-Direct.

Dans les situations de faible portance, comme je le définis, c’est-à-dire moins de 120 pieds pour le modèle 1308 et 60 pieds pour le modèle 1303, ces pompes lentes Dankoff peuvent irriguer les terres adjacentes à une source d’eau de surface, une citerne, un étang, un ruisseau , ou toute source d’eau qui n’est pas plus que l’ascenseur spécifié, ou légèrement plus haut en altitude, avec facilité. Dans les situations de faible levée, la pompe peut être utilisée sans contrôleur de pompe qui comprend un booster de courant linéaire (LCB). Les raisons techniques sont nombreuses, mais si la levée est plus élevée que celle spécifiée, définie ici comme une situation de « faible levée », un contrôleur de pompe (LCB 16 amp) est nécessaire pour fournir en toute sécurité suffisamment de courant, tout en limitant la tension de sorte que le moteur n’est pas endommagé et ne fait pas tourner la tête de pompe à un rythme plus rapide que celui pour lequel il est conçu, ou nous devons utiliser un système PV plus petit.

Array Direct, techniques pour maximiser la production et limiter la tension

Étant donné que nous pouvons faire fonctionner la pompe directement à partir d’un générateur photovoltaïque (array-direct), une mesure en gallons par minute est nécessaire. Pour réaliser ou dépasser le GPD, deux panneaux photovoltaïques de 100 watts, l’un face à l’Est, par opposition à un deuxième panneau à par exemple, une différence d’azimut de 30 à 45 degrés, orienté plus vers l’Ouest, capteront le plus d’ensoleillement (solaire puissance) tout au long de la journée et maximiser la production pour un emplacement particulier avec le moins de panneaux photovoltaïques courants et économiques de 100 watts 12VDC. Par temps couvert, les deux panneaux peuvent être orientés vers le sud, ou vers le soleil au cours d’une journée, pour produire l’ampérage nécessaire. Pour atteindre cet objectif, l’une des techniques doit être utilisée pour limiter la tension appliquée au moteur.

une. Tension limitée via la limitation de la puissance d’alimentation

En utilisant le tableau de sortie de Dankoff, si la pompe ne produit que légèrement plus qu’elle n’est nominale à une levée donnée, la tête de pompe aura une durée de vie plus courte. La tête de pompe modèle 1308 ou modèle 1303 peut gérer de faibles levées sans contrôleur de pompe coûteux si elle ne consomme pas plus de 2 à 8 ampères à moins de 16 V CC. La meilleure façon de limiter la tension et la sortie de la pompe est de fournir seulement assez de watts directement à la pompe. Par exemple, si la pompe modèle 1308 est conçue pour 1,25 gal/min avec un levage ne dépassant pas 20 pieds, la puissance minimale d’un panneau photovoltaïque qui doit être connecté à la pompe doit être comprise entre 40 et 50 watts.

b. Tension limitée par la suppression des cellules photovoltaïques, la méthode du ruban adhésif/de la peinture en aérosol

Le modèle 1308 de Dankoff peut produire 380 gallons en moyenne 5 heures par jour par jour solaire de la plupart des latitudes, en utilisant une puissance de seulement 40 watts (2,2 ampères à 12 VCC) pour une tête de 20 pieds, et le modèle 1303 peut produire en moyenne 750 gallons par jour avec seulement 65 watts (3,5 ampères à 12 VCC), également avec une élévation de 20 pieds, si un contrôleur de pompe est utilisé. Cependant, s’il est alimenté directement par la baie, environ 30 % de puissance supplémentaire sera nécessaire. Par exemple, si le graphique indique que 40 watts sont nécessaires pour soulever l’eau de 20 pieds à la puissance maximale, la puissance nominale d’un panneau photovoltaïque devrait être d’environ 52 watts dans des conditions solaires idéales.

(À suivre demain, dans la partie 3.)