TP #20:
02/85
COMPRENSIONE DI
POMPE DI ACQUA SOLARI
da
C. J. SWET
Recensori Tecnici:
PAUL E. DORVEL
John D. Furber
Daniele Ingold
Published da:
VITA
1600 Boulevard di Wilson, Seguito 500
Arlington, Virginia i 22209 Stati Uniti
TEL:
703/276-1800 * il Facsimile:
703/243-1865
Internet: pr-info@vita.org
ISBN #0-86619-220-4
PREFACE
Questa carta è una di una serie pubblicata da Volontarii in Tecnico
Assistenza per provvedere un'introduzione a specifico all'avanguardia
le tecnologie di interesse a persone in paesi in sviluppo.
Si intende che le carte siano usate come orientamenti per aiutare,
persone scelgono tecnologie che sono appropriate alle loro situazioni.
Non si intende che loro provvedano costruzione o la realizzazione,
Persone di details. sono esortate per contattare VITA o un'organizzazione simile
per informazioni ulteriore ed assistenza tecnica se loro
scoperta che una tecnologia particolare sembra soddisfare le loro necessità.
Le carte nella serie furono scritte, furono fatte una rassegna, e furono illustrate
quasi completamente da VITA Volunteer esperti tecnici su un puramente
basis. volontario che Alcuni 500 volontarii stati comportati nella produzione
dei primi 100 titoli pubblicati, mentre offrendo approssimativamente
5,000 ore del loro time. il personale di VITA incluse Maria Giannuzzi
e Leslie Gottschalk come redattori, Julie Berman che si occupa di typesetting
e configurazione, e Margaret Crouch come direttore di progetto.
C.J. Swet, l'autore di questa carta ha un sfondo nel pianificare,
e è un consulente in tecnologie gentili " e solari ed altre ",
con enfasi speciale su deposito di energia.
Lui ha 20 anni
esperimenti nel campo di energia solare, e ha consultato su
energia solare e la tecnologia adatta ed altra proietta nello sviluppare
countries. Lui ha pubblicato molte carte sull'energia solare
ed energia altra riferì temi.
Recensori di Paul E. Dorvel, John
D. Furber, e Daniele Ingold è anche esperti nel campo di
energy. solare Paul E. Dorvel è attualmente Direttore Associato
Pianifichi nella Divisione dei Sistemi del Potere dell'Internazionale
Company. che pianifica Lui ha più di sette anni esperimentano in Africa
introduca sul mercato ricerca e campo che pianificano per micropump solare
systems. irrigatorio John D. Furber è Presidente di Piacevole
Società per azioni del Software della valle ed Energia di Luce delle stelle Technology. Lui
frequentemente le conferenze e consulta estero su tecnologie di energia solari.
Daniele Ingold è un biophysicist addestrando ed un
ingegnere di ricerca a Società per azioni di Tecnologia Adatta.
VITA è un'organizzazione privata, disinteressato che sostiene persone
lavorando su problemi tecnici in paesi in sviluppo.
le offerte di VITA
informazioni ed assistenza puntarono ad individui utili e
gruppi per selezionare e perfezionare le tecnologie appropriano loro
situations. VITA mantiene un Servizio di Indagine internazionale, un
centro di documentazione specializzato, ed un elenco computerizzato di
volontario consulenti tecnici; maneggia progetti di campo a lungo termine;
e pubblica una varietà di manuali tecnici e carte.
Per ulteriori informazioni su VITA ripara in generale, o il
la tecnologia presentata in questa carta, contatto VITA a 1815 nord
Strada di Lynn, Seguito 200, Arlington Virginia i 22209 Stati Uniti.
UNDERSTANDING POMPE DI ACQUA SOLARI
Di VITA C.J Spontaneo.
Swet
INTRODUZIONE DI I.
Questa carta esamina acqua che pompa sistemi che usano radiazione solare
come una fonte diretta di energia.
che Noi sembriamo primariamente a su piccola scala
domande rurali nel terzo Mondo, dove il potenziale
benefici sono più grandi e le economie di vicino-termine sembrano più più
favorable. Due approcci tecnici generici per acqua solare
sistemi che pompano saranno esaminati:
(1) termodinamico (in che
l'energia raggiante prima è convertita per scaldare); e (2) il photovoltaic
(in che è convertito all'elettricità prima).
da allora
la tecnologia di photovoltaic è più matura, si usa per economico
paragoni con metodi altri di pompare acqua.
il Nostro trattamento
di questo soggetto complesso necessariamente è superficiale; lo scopo è
fornisca ad utenti eventuali l'acume sufficiente per determinare
se acqua pompare solare è una scelta plausibile per loro
situazione specifica, e fornire una guida per investigazione ulteriore. (*)
STORIA
La storia di acqua solare e termodinamica che pompa la tecnologia va
indietro quasi quattrocento anni, quando il deCaux di Solomon in Francia
acqua elevata per una fontana dall'espansione di aria solare-scaldata.
Dall'inizio di questo secolo, molto del competere attualmente
concetti di disegno già erano stati esplorati, e molto promettendo
tentativi alla commercializzazione erano sotto modo quando l'attività si abbassò
a causa dell'avvento del motore di combustone interno e
fuels. commerciale e conveniente che Molto di questo sviluppo era stato puntato
a domande relativamente di grande potenza.
non era fino a che il
risorgimento di interesse in energia solare causata entro i 1973-1974
embargo di petrolio che attenzione più grande cominciò ad essere diretta a su piccola scala
domande rurali in paesi in sviluppo.
(*) Di interesse particolare al lettore serio in questo campo è
gli il definitivo e lavoro comprensivo fatti in congiunzione
con lo Sviluppo di Nazioni Unito Programme/World Bank Su piccola scala
Irrigazione solare-a motore che Pompa Sistemi Proietta da Signore
William Halcrow & Partner e lo Sviluppo di Tecnologia Intermedio
Raggruppi, Ltd. La referenza più importante per l'eventuale
utente di pompa solare è Manuale su Acqua Solare che Pompa (veda
bibliografia).
In contrasto, lo sviluppo di pompe di acqua di photovoltaic ha,
domande rurali su piccola scala e pesantemente enfatizzate fin dal
1960s. Mentre ambo di questi approcci tecnici continuano
maturi, né può essere giudicato ancora inerentemente superiore.
la Maggior parte di
comunque, gli sforzi recenti si sono concentrati su photovoltaic
sistemi ed una maggioranza di campo di pompa solare l'esperienza conduzione
è stato con installazioni di photovoltaic.
NECESSITÀ SERVITE DA LA TECNOLOGIA
Pompe di acqua solari possono essere usate per irrigazione, acqua di comunità
approvvigioni, bestiame annaffiando, ed in processi industriali e vari.
In principio loro si possono usare virtualmente dovunque, ma il più più
le necessità irresistibili e le opportunità sono trovate nel combustibile-povere ma
aree rurali e sole-ricche del terzo Mondo.
che pompe Solari possono essere anche
pressocché alcuna taglia, ma la maggior parte di fattorie piccole, villaggi, ed armenti animali
in paesi in sviluppo richieda potere di produzione idraulico di meno
che un kilowatt. Molti di questi utenti potenziali sono troppo lontano da
una griglia elettrica ad economicamente rubinetto che fonte del potere, e
pompando motore-controllato tende ad essere come bene prohibitevely costoso
come inattendibile a causa del costo alto di combustibile acquistato ed insufficiente
manutenzione e ripara capacità.
Paesi in sviluppo in modo crescente richiedono costosi e più
metodi affidabili di pompare acqua che non conta su pubblicità
energia supplies. acqua pompare Solare è uno di molto potenzialmente
alternative soddisfacenti che anche includono vento annaffiano,
biomassa, animale, ed il potere umano.
Uso più grande di irrigazione è avuto bisogno di chiaramente aumentare il prodotto
dall'esistere terra coltivata e permettere al momento la coltura di
land. Nearly marginale o inutile tutti questo supplementare
irrigazione deve usare acqua pompata, fin dalla maggior parte del
fonti disponibili di acqua gravità-alimentata già sono sfruttate pienamente.
In terzi paesi di Mondo, terra più irrigata è in famiglia
trame di meno che quattro ettari, una proporzione grande di questi
essendo un hectare. Questa pratica sotto può essere aspettatsi estendere
a terre non ancora sotto la coltura, da quando trame piccole sono state
fondi essere più produttivo di unità di agricoltura grandi in termini di
produca per ettaro anche se più richiedendo in termini di lavoro
contributo.
Richiesta quotidiana per acqua irrigatoria e pompata varia dipendendo estesamente
sulla stagione, mozzi, palcoscenico della crescita, regione, metodo di acqua
distribuzione, e l'efficacia di gestione di acqua, con massimo
valori che variano da approssimativamente 20 a 120 metri cubici per ettaro per
day. Water fonti includono acqua macinata da apra (scavò) le fonti o
boreholes che è acqua di superficie da fiumi, stagni, o canali,
e tipicamente a profondità di due a 10 metri sotto livello macinato.
Acqua irrigatoria è estratta da profondità più grande che 10 raramente
metri perché il valore dei suoi benefici è alto abbastanza a raramente
giustifici il costo addizionale di fonti più profonde e pompando supplementari
energy. per essere economicamente fattibile per domande agricole,
il costo di acqua consegnato deve essere meno che il valore di
i benefici ottennero attraverso uso dell'acqua irrigatoria, o
attraverso prodotti migliorati o abilitando più raccolti per essere cresciuto per
year. Nel 1982 una norma globale per il soffitto di costo per acqua consegnata
al campo (non al raccolto) era verso US$0.06
per metro cubico, anche se chiaramente la figura attuale in un particolare
situazione dipenderà dai raccolti cresciuti, la domanda di campo
efficienza, e prezzi di mercato.
Se 60 percento dei pomparono
acqua è usata dal raccolto stesso (una condizione abbastanza tipica per
terra solca), il soffitto di costo per quell'acqua sarebbe US$0.10
per metro cubico.
Villaggi la maggior parte di in paesi in sviluppo hanno meno che 1,500 abitanti,
ed in molti di quelli villaggi il per acqua di capita
il consumo è lontano meno che i 40 o più litri ritennero al giorno
desiderabile da un posto d'osservazione di salute.
Una ragione comune per questo minimo
il consumo è che tutta l'acqua è dedotta bene da un singola,
dando luogo a linee, ed in villaggi più grandi, il bisogno di portare
acqua distanze considerevoli.
Anche se multiplo disperdesse fonti
allevi questi problemi, fonti inquinate divenute più difficile
ad avoid. acqua Macinata di solito è estratta da profondità
di 30 metri o più perché il suo valore per il consumo umano è
molto più grande che che per irrigazione; venditore di acqua nello sviluppare
paesi comandano un prezzo equivalente a spesso più che
US$3.00 per metro cubico per 10 a 30 litri al giorno.
Per questo
domanda, la praticabilità economica di acqua pompare solare è
molto meno un fattore che la sua posizione competitiva relativo a
metodi altri di pompare meccanizzato.
Per bestiame-annaffiare in aree remote, richiesta quotidiana per testa
varia dipendendo estesamente da razza e dattilografa di foraggio; approssimativamente 40
litri sono abbastanza rappresentativi per bestiame bovino di caseificio.
In recente
anni molte pompe di borehole motore-controllato sono state installate per
questo scopo, pompando da profondità basso come 30 metri.
Thus, un
armento di bestiame bovino ed un villaggio della popolazione stessa può avere
requisiti di potere che pompano comparabili.
However, per questa domanda
è spesso desiderabile per avere multiplo disperso pompe in
ordini minimizzare overgrazing vicino ogni luogo di innaffiamento.
Questi
le considerazioni accentuano il bisogno per pompe che può operare affidabilmente
quando solo per periodi lunghi di tempo, e quello non faccia
richieda negozi di combustibile sicuri ad ogni luogo di innaffiamento.
II. OPERATING I PRINCIPI
Anche se termodinamico e photovoltaic acqua pompando solare
sistemi sono concettualmente simili in quello che ambo sono motorizzati
i loro principi conduzione sono completamente direttamente da radiazione solare,
different. La discussione seguente accentua il distintiva
caratteristiche di questi sistemi. (*)
SISTEMI TERMODINAMICI
Tutti i sistemi termodinamici usano un raccoglitore solare per convertire solare
radiazione scaldare ed un motore di calore convertire il calore a meccanico
il potere per pumping. In motori di calore un fluido o benzina assorbe
scaldi ad una temperatura più alta che lo causa per espandere; esso
poi contratti su rimozione del calore ad una temperatura più bassa.
Questa espansione e contrazione è imbrigliata per trasportare un muovendosi avanti ed indietro
pistone in un cilindro, o può espandere contro una turbina
ruota.
Figuri 1 illustra l'energia di base fluisce, mentre mostrando qualitativamente
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la temperatura necessaria differenziale attraverso il motore di calore
e le perdite inevitabili associarono con ciascuno scenico del
process. Delle due temperature indicate, il più basso non può
sia più basso di quello dell'acqua pompata a che l'inutile
calore degradato è rifiutato tipicamente, mentre il superiore è
estesamente controllato dal tipo di raccoglitore.
Increasing il
temperatura superiore (all'interno di limiti pratici) gli aumenti la tuta di lavoro
efficienza di sistema e riduce la taglia di raccoglitore richiesta, ma
di solito al costo della complessità più grande o più costoso
materials. che Questo ha caratterizzato largamente che approccio concettuale può
abbia molte incarnazioni diverse, con tipi vari e combinazioni
di raccoglitori, lavorando fluidi, motore di calore va in bicicletta, motori,
e pompe, come discusso in Sezione III.
SISTEMI DI PHOTOVOLTAIC
Questi sistemi sfruttano i photovoltaic effettuano convertire solare
radiazione all'elettricità di corrente continua che motorizza un motore-controllato
pump. nel quale Una configurazione di sistema di photovoltaic di base è mostrata
Figuri accade 2. conversione di Photovoltaic quando cadute leggere su un
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diventi calvo, materiale piatto chiamato una cella solare.
Un lato della cella
diviene elettricamente positivo, e l'altro elettricamente il negativo.
Questa è una solido-stato, effetto elettronico.
Like un transistor,
la cella solare non ha parti commoventi eccetto elettroni.
(*) Chiarimenti particolareggiati di questi principi conduzione possono essere trovati
nelle pubblicazioni elencate nella bibliografia.
Finché cadute leggere sulla cella, gli elettroni fluiscono come un
elettrico corrente attraverso un circuito esterno che contiene il
motor. al quale celle solari ed Individuali sono connesse in sequenze di serie
ottenga la tensione di produzione desiderata.
Sequenze di Serie di possono essere connesse
in parallelo per ottenere la produzione desiderata corrente di un
module. Molti moduli sono interconnessi poi e sono montati.
Photovoltaic ordina produzione corrente ed il potere--alla tensione di estensione
è continuo--vari linearmente con irradiance solare.
Efficienza di
e calo di produzione di potere con temperatura di cella in aumento sul
ordine di 0.5 percento per [i gradi] C sopra di 28 [i gradi] C.
Figuri 3 show le caratteristiche di spettacolo dei componenti
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di un photovoltaic tipico che pompa sistema, illustrando l'importanza
di accoppiare corretto della fonte di electical e l'idraulico
carichi su una serie di azionare le condizioni.
Alcuno opzionale
componenti e configurazioni di questi sistemi sono discusse in
Sezioni III.
III. DESIGN LE VARIAZIONI
SISTEMI TERMODINAMICI
La maggior parte dei sistemi su piccola scala oltre il quali sono stati sviluppati
il prototipo uso scenico i cicli di Rankine simile a quello mostrato
schematicamente in Figura 4, con fluidi che lavorano organici come
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Freon 11 e la lento-velocità motori alternativi che direttamente guidano
pistone pumps. Molte regioni in sviluppo sono familiarizzato con Rankine
sistemi a causa di esperimenti con motori di vapore.
lavorando Organico
fluidi possono produrre efficienze di conversione di calore-a-lavoro più alte
che vaporizzi a temperature su al loro limite di stabilità di
approssimativamente 150 [i gradi] C, ma cura estrema deve essere pressi assicurare zera perdita
siccome piccole quantità molte inabilitano il sistema e ricaricando
è difficile nel field. che Un motore alternativo è virtualmente
il choice, unico da quando turbine ed espansori rotanti sono
smodatamente costoso nelle taglie piccole di interesse.
Lento-velocità di
muovendosi avanti ed indietro (il pistone) pompe tendono ad essere più efficiente che
pompe centrifughe ad alta velocità e convenzionali a teste più grande che
approssimativamente 10 metri, anche se palcoscenico singolo pompe centrifughe (quale
è facile fare) è andato bene bene per irrigazione di basso-testa molta.
Il sistema dipinto in Figura 4 che fu disegnata da un finlandese
società, ha una trogolo-tipo che concentra raccoglitore solare che
segue il sole ruotando su un asse nord-meridionale ed orizzontale.
Sole seguente è automatico, motorizzato dal peso di cambiamento di
Freon solare-riscaldato e controllato da un'ombra di sole montata sul
raccoglitore, ma l'orientamento deve essere azzeri a mano ogni giorno.
Il raccoglitore ha una l'apertura di 12 metro di piazza, occupa 16.5
metri di piazza di incagli spazio, e pesa 170 kilograms. Tutti di
i componenti sopra di-macinati ed altri occupano un il volume di 0.4 metro cubico
e pesa approssimativamente 50 chilogrammi.
L'Alluminio di è usato estensivamente per
riduzione di peso e resistenza di corrosione.
Ad un Freon
temperatura di 107 [i gradi] C la percentuale di consegna riportata è approssimativamente due
litri per secondo (rudemente equivalente a 40 metri cubici al giorno
se la pompa aziona otto ore) contro una testa che pompa totale di
14 meters. La percentuale riportata è quasi cinque litri per secondo
(100 metri cubici al giorno) contro una testa di tre metri.
Il
ubicazione di pompa di sopra di-terra limita l'uso di questo sistema a
fonti poco profonde o fonti di acqua di superficie che comportano suzione alzano nessuno
più grande di approssimativamente otto metri.
Un piuttosto sistema simile dalla Germania Ovest ha ad angolo retto approssimativamente 40
metri di raccoglitori di piatto piatti e stazionari che possono scaldare il
Freon 11 fluido che lavora ad approssimativamente 90 [i gradi] C. che la Sua pompa può essere localizzata
sotto grado e dipende adattabile da fonti a 60 metri profondo.
Collaudo preliminare in India indica una percentuale di consegna di 40
metri cubici al giorno contro totale che pompa teste di 15 a 20
meters. La pompa è messa in ordine di grandezza per permettere produzione più grande quando più grande
raccoglitori sono usati.
Acqua (vaporizzi) ha dei vantaggi importanti come un ciclo di Rankine
fluid. che lavora si può usare a temperature più alte che è
possibile con fluidi organici, realizzare efficienze più alte.
Le conseguenze di perdita sono lontano anche, severe.
Un indiano
ditta ha sviluppato un 2-chilowatt uniflow vapore alternativo
motore motorizzato da un vetro striscia riflettore trogolo raccoglitore.
Comunque, temperature più alte richiedono più grandi ottico e seguendo le tracce di
precisione che aumenta il costo per area di raccoglitore di unità e
tende a compensare la riduzione di taglia fatta possibile da migliorata
efficiency. La competitività economica di alto-temperatura
Rankine va in bicicletta pompe solari ancora è un sotto la contesa.
Stirling va in bicicletta motori di calore forse offrono il più promettenti
vuole dire di sfruttare le temperature molto alte (più di 500 [i gradi] C) quello
può essere ottenuto con raccoglitori di messa a fuoco di punto, come parabolico
piatto reflectors. Sunpower Inc. negli Stati Uniti ha sviluppato
un pistone gratis il motore di Stirling con una pompa di diaphram integrante,
elio che usa come il fluido che lavora.
In prove dal fabbricante
con un contributo termale solare e simulato di 1 chilowatt (corrispondendo
alla produzione di un piatto verso 1.4 metri in diametro),
il motore di Stirling consegnò 2 litri per secondo a 560 [i gradi] C
contro una testa di quattro metri.
Al suo palcoscenico presente di sviluppo,
è danneggiato facilmente comunque, e risultati di prova sono stati
disappointing. Un'altra pompa di motore di Stirling promettente è il
Fluidyne " sistema di pistone liquido che è sviluppato da un altro indiano
società, ma nessuna versione solare è stata dimostrata ancora.
Molti altri che intrigano tecnicamente e sistemi potenzialmente utili
è stato o sta sviluppando, incluso:
1.
sistemi di Rankine organici e più piccoli;
2.
molto piccolo (approssimativamente 25 watt) vaporizzi i sistemi di Rankine;
3.
un vapore organico pompa di pistone liquida;
4.
un'aria riscaldata pompa di pistone liquida;
5.
un overbalancing fluido pompa di motore di raggio dondolante; e
6.
che sistemi a stato solido e vari hanno basato su " metalli di memoria,"
Polimeri di , e l'espansione differenziale di bimetal
si spoglia.
Alcuni di questi sistemi sono divenuti commercialmente disponibili, ma esso
deve essere enfatizzato che nessuno di loro (o dei concetti altri
descritto sopra) è saputo di avere subito con successo il
collaudo esteso sotto condizioni di campo che caratterizzano un
prodotto maturo.
L'abilità di fabbricare e riparare tale tecnologia spesso dipende
sul region. I molti sistemi che sono sviluppati al momento in
India sarebbe fabbricata presumibilmente là, ed un indiano
affiliato della società tedesca e Dell'ovest la possibilità sta valutando
di produrre localmente tutti o parte del sistema tedesco.
Questo
non voglia dire, tuttavia, che questi sistemi di disegno indiano potevano
o sarebbe fabbricato altrove nel terzo Mondo.
Sostenendo
cornici, exchangers di calore convenzionali, e dei tipi di
raccoglitori potrebbero essere fatti e potrebbero essere riparati in molti paesi in sviluppo,
ma motori alternativi e pistone pompa di efficienza alta
mandi a chiamare tolleranze vicine che non possono essere prontamente conseguibili
con abilità disponibili ed attrezzatura.
SISTEMI DI PHOTOVOLTAIC
Un numero di tipi e taglie di sistemi di photovoltaic è disponibile
commercialmente, in palcoscenici vari di sviluppo di prodotto che la riunione
la serie di pompare le necessità delineata in Sezione io.
Il significativo
disegni variazioni di questi sistemi sono meno e più facilmente
presentato che quelli del relativamente immaturo termodinamico
approach. sul quale Queste variazioni concentrano principalmente:
1.
la scelta di materiale di cella solare;
2.
la scelta tra stazionario e sole-seguente solare
ordina;
3.
la scelta tra planar e concentrando solare
ordina;
4. il tipo di motore elettrico;
5.
il tipo di pompa; e
6.
il metodo di source/load accoppiare.
Sistemi del tutto commercialmente disponibili usano silicio cristallino solare
celle, del cristallo singolo o polycrystal, type. Other
tipi di celle solari che possono essere costose sono sotto
development. Questi usano film sottili di materiali di semiconduttore,
come silicio amorfo o sulfide del cadmio.
Currently disponibile
ordini solari producono rudemente 100 watt per metro di piazza sotto il
la maggior parte di conditions. favorevole che le necessità che pompano Specifiche non influenzano
la scelta fra questi disegni che competono.
In sistemi più gli ordini solari hanno un orientamento fisso; loro
è inclinato permanentemente verso l'equatore ad un angolo che massimizza
raccolta di energia durante la stagione di richiesta di massimo (o
per l'anno se richiesta è abbastanza continua).
Questo è il più semplice
e la maggior parte di configurazione economica, ma non necessariamente il minimo-costoso
in termini di costo per unità di acqua consegnata.
A
lievemente più grande prima costi e la complessità, l'orientamento può
sia aggiustato a mano molte volte durante il giorno, mentre aumentando con ciò
la produzione quotidiana da su a 30 percento.
che Questo attende ad essere
costi effettivo purché quel lavoro di manuale è disponibile e è
poco costoso per applications. irrigatorio ed estremamente stagionale Se il
sistema è usato sulla maggior parte dell'anno, un inseguimento completamente automatico
apparecchiatura può essere justified. Anche se tali sistemi non hanno ancora
l'affidabilità sufficiente e dimostrata sotto le condizioni di campo, alcuni
campo recente l'esperienza conduzione con Freon gravità-controllato
battitori su pompare sistemi stanno incoraggiando. (*)
Finché celle solari rimangono l'articolo di costo dominante c'è un
incoraggiante non solo ridurre l'area richiesta attraverso sole seguente
ma anche attraverso concentrando l'intercettato solare
radiation. Il calo di costo dovuto favorire riduzione di area di cella
tende ad essere compensazione dal costo aggiunto di concentrare l'ottica e
il bisogno per raffreddamento migliore delle celle ed inseguimento più preciso.
Se prezzi di cella solari diminuiscono come predetto, l'incentivo
divenga molto meno costringendo.
I motori di correnti continue di magnete permanenti sono i comunemente usati
pompi conducenti per sistemi su piccola scala.
I motori di corrente alternata di
costi meno ma è molto efficiente nelle taglie di interesse.
Actuators lineari sono usati per guidare pistone pompa, ma il
concetto richiede notevolmente più sviluppo.
Molti del
i motori di correnti continue in uso corrente sono del convenzionali
tipo di spazzola che è efficiente ma andò bene poveramente per sommerso
operazione e sostituzione di spazzola di necessità dopo ogni poco milli
(*) Veda per esempio Dankoff, W., " Pompando Acqua " Età Solare, febbraio
1984, pp. 29-35.
ore di use. Elettronicamente-commutated corrente continua di brushless
motori stanno trovando favore perché loro richiedono meno manutenzione
e è adattato più prontamente ad operazione sommerso, anche se
loro sono lievemente efficienti.
Singolo-palcoscenico che pompe centrifughe frequentemente sono usate quando il totale
pompare testa è meno che 10 metri, e è uno stesso-priming
o (se l'ascensore di suzione è troppo grande) sommerso.
Con fonti aperte
o fonti di acqua di superficie, queste pompe ed i motori possono stare a galla,
minimizzando con ciò l'ascensore di suzione.
Per teste più alte, o
multistage dislocamento centrifugo o positivo (il pistone o progressivo
cavità) tipi sono molto efficienti.
Se la pompa è su
terra o stando a galla, di solito è accoppiato da vicino al motore;
se sommerso, la pompa o può essere accoppiata da vicino ad un sommergibile
motore o guidato da un'asta verticale.
dislocamento Positivo
pompe sono sommerse eccetto in casi ordinariamente dove è l'ascensore
piccolo ma la testa che pompa totale è alta.
Singolo-palcoscenico che pompe centrifughe possono essere fatte con testa-capacità
caratteristiche che abbastanza da vicino la corrente-tensione di ordine solare
caratteristiche, così che l'ordine può operare alla vicino-picco
efficienza su una serie larga di azionare le condizioni.
Questo
accoppiando non può succedere con multistage centrifugo o positivo
dislocamento pumps. Per sistemi che non sono inerentemente
compatibile in questo rispetto, è possibile installare un elettronico
impedenza apparecchiatura intonato tra l'ordine ed il motore
quell'ottimizzerà automaticamente il carico sull'ordine.
Questi
apparecchiature, massimo potere punto battitori chiamati o il potere di massimo
controllori (MPCs), aumenterà produzione pompata e quotidiana e la volontà
permetta pompando cominciare sotto moring irradiance basso.
Potere di Massimo di
controllori aggiungono alla complessità e costo di un sistema, in somma
a creando una fognatura di potere di percento approssimata del cinque sul
Indicazioni di array. sono quelli MPCs sono molto costare-effettivi in
sistemi su approssimativamente il capacità di picco di un chilowatt.
Sotto questo livello,
può essere più costare-effettivo per sostituire capacità di ordine addizionale
per un MPC.
Produzione locale di quasi tutti componenti eccetto le celle solari
appare possibile in molti paesi in sviluppo. (*) India ed il Brasile
ha cominciato prodotto di cella e dei paesi altri stanno considerando
la riunione di moduli da celle importate.
Fin da solare
la tecnologia di cella sta avanzando così rapidamente, e scelte cruciali
fra i materiali di semiconducting di candidato debba essere fatto ancora,
(*) Per una discussione profonda del potenziale per produzione locale,
veda Sistemi che Pompano Solare-a motore e Su piccola scala:
La Tecnologia
Le sue Economie ed Avanzamento, da William Halcrow e
Partner, ed il Potere di Tecnologia Intermedio, Ltd., ed il suo sostenendo
documenti riguardo a prodotto di pompe di acqua solari in
i meno paesi industrializzati (giugno 1983).
può essere prudente per la maggior parte del terzo Mondo per attendere il
comparsa di disegno chiaramente superiore si avvicina prima di investire
in produzione facilities. Other che celle solari, il più più
articoli dubbiosi per prodotto locale e potenziale sembrano essere
pistone pompa, a causa delle loro tolleranze di lavorazione a macchina vicine.
IV. COMPARING LE ALTERNATIVE
Pompe di acqua su piccola scala non devono guadagnare l'accettazione molto estesa,
solamente consegni acqua ad un costo sotto il valore di quell'acqua; loro
debba fare anche così ad un costo più basso che metodi alternativi di
water. che pompa più prominente fra l'attualmente disponibile
alternative sono diesel o motori di kerosene, potere di vento, animali
e humans. Una base buona per compararli con solare è il
costi per volume di unità di acqua consegnato sotto come le condizioni
su un piaccia numero di anni.
del quale Questo prende in spese di conto
acquistando, finanziando, consegna l'installazione e cominciare-su, alimenti,
operando e lavoro di manutenzione, ripara, e replacements. In
Sviluppo di Nazioni Unito che Programme studia, spese comparate
di acqua consegnata è stato valutato per irrigazione, villaggio
approvvigionamento di acqua, e bestiame che annaffia in Kenia, Bangladesh e
La Thailandia (veda bibliografia).
Basato su 1982 prezzi, dei risultati tipici sono mostrati in Figure 5, 6, 7, e 8.
31p150.gif (600x600)
Ci sono molte qualifiche a questi risultati,
troppo numeroso e complesso per l'esposizione qui.
che deve essere aguzzato
fuori, tuttavia, che le spese solari sono basate su photovoltaic
sistemi nei quali l'articolo di costo dominante è il modulo solare a
il suo prezzo del 1982 di su US$8 / watt di picco.
che prezzo è probabile a
divenga molto più basso fra alcuni anni, facendo la scelta solare
più competitivo. It dovrebbe essere notato anche che l'attraentemente
spese di potere di vento basse sono basate su velocità di vento cattive e medie
per ogni paese; all'interno di quelli paesi sono regioni con
wind. totalmente inadeguato Le spese per il potere di animale sono piuttosto
ottimistico perché loro non includono il costo di deviare
animali dalle attività altre, e le " spese di diesel di caso " basse
è basato su unrealistically valori ottimistici per combustibile costato e
consumption. Con questi punti in mente sembra abbastanza chiaro
che fra alcuni anni solare sarà di più piuttosto competitivo in
regioni esposto al sole che hanno vento piccolo.
GLOSSARIO DI DI TERMINI
Aperature. L'area di raccolta solare.
Piatto collector. Uno nel quale la superficie riflettente è un paraboloid
di rivoluzione che concentra radiazione solare e diretta
sopra un assorbitore al suo point. Usually focale per
Temperature di sopra di 250 [i gradi] C, con inseguimento di due-asse.
Drawdown. La distanza il livello di acqua in un bene è temporaneamente
abbassò pompando.
Piatto piatto collector. Uno solare nel quale essenzialmente è l'apertura
identico all'area della superficie di assorbitore, il
superficie assorbente essenzialmente è planar, e niente concentrazione
è employed. Usually per temperature sotto 100 [i gradi] C.
Produzione idraulica power. Il potere impartito dalla pompa al
annaffia, proporzionale al prodotto della percentuale di flusso ed il
somma pompando head. In watt, rudemente uguagli a litri per
appoggia metri di tempi calcola dieci.
Irradiance (intensità di radiazione).
La densità di flusso di energia nel
radiazione solare, di solito espressa in watt per metro quadrato.
Head. statico La distanza verticale tra la fonte di acqua
livella a nessun flusso ed il punto di scarico.
Suzione lift. L'altezza dalla quale acqua deve essere alzata il
Livello di fonte di alla pompa.
Totale che pompa head. La testa statica più drawdown e pressione di flusso
Perdite di nel suonare il piffero.
Trogolo collector. Uno con un riflettendo parabolico e cilindrico
Superficie di sopra la quale concentra radiazione solare e diretta un
Assorbitore di (di solito un tubo) al suo line. Usually focale per
Temperature di da 100 [i gradi] a 250 [i gradi] C, seguendo le tracce di approssimativamente un asse.
Sistema complessivo efficiency. La frazione di radiazione solare ed intercettata
che impartisce pompando energia all'acqua, i.e., pompa
il potere di produzione idraulico per aperture/irradiance dell'unità.
BIBLIOGRAPHY/SUGGESTED READING L'ELENCO
Halcrow, William e Partner, ed il Potere di Tecnologia Intermedio
LTD.
Systems: che Pompa Solare-a motore e Su piccola scala La Tecnologia,
le Sue Economie ed Avanzamento (Sviluppo di Nazioni Unito
Programme Progetto GLO/80/003) Washington di . , D.C. : Mondo
Bank, giugno 1983. Disponibile attraverso la Banca di Mondo, lungo
col seguente che sostiene documenti:
1.
Lo Spettacolo di esamina su photovoltaic migliorato che pompa sistemi
2.
valutazione Economica di pompe di acqua solari
3.
Potential per miglioramento di photovoltaic che pompa sistemi
4.
Review di sistemi che pompano termodinamici e solari
5.
Manufacture di pompe di acqua solari in paesi in sviluppo
Irrigazione Solare-a motore e su piccola scala che Pompa Sistemi
(Sviluppo di Nazioni Unito il Progetto di Programme GLO/78/004,
Phase io riporto) Washington di . , D.C.:
Mondo Banca, luglio 1981.
See anche Irrigazione Solare-a motore e Su piccola scala che Pompa Sistema
Revisione Tecnica ed Economica (settembre 1981), amplificando
questo rapporto.
Manuale su Acqua Solare che Pompa (Sviluppo di Nazioni Unito
Programme Progetto GLO/80/003) Washington di . , D.C.:
Mondo Banca, febbraio 1984. Questo manuale direttamente gli indirizzi
i problemi concreti e metodi di selezionare, valutando
e specificando un'acqua solare che pompa sistema.
Kreider, J., e Kreith, F., eds.
Energia Solare New York di Handbook. :
McGraw Collina, 1981. che Il lettore si è riferito al seguente
Capitoli di :
Capitolo 1 per storia di acqua pompare termodinamico e solare
Capitolo 7 per non-concentrare raccoglitori solare-termali
Capitolo 8 per raccoglitori di concentrazione intermedi
Capitolo 9 per raccoglitori di concentrazione alti
Capitolo 22 per motori di calore a motore e solari
Capitolo 24 per photovoltaics
McNelis, ed. United Regno Sezione di Energia Solare ed Internazionale
Società di .
I Procedimenti di di Conferenza su Energia Solare per Sviluppare
Paesi di , Volume su Refrigerazione ed Acqua Pompare.
Londra di :
ISES, gennaio 1982.
Sviluppo di Nazioni Unito Programme; Banca di Mondo; ed il Filippine
Il Ministero di dei Procedimenti di Energy. di Officine su Pompare Solare
a Washington di Countries. In sviluppo, D.C.:
Mondo Banca, giugno
1981.
ELENCO PARZIALE DI FORNITORI E FABBRICANTI
OF ACQUA SOLARE CHE POMPA SISTEMI
Sistemi termodinamici (non necessariamente prodotti maturi):
Dornier Rankine organico piatto piatto,
POSTFACH 1360 APPROX.
il produzione di 500 watt
7990 Friedrichshafen 1
REPUBBLICA FEDERALE DELLA GERMANIA
Grinakers overbalancing fluidi radiano motore,
c/o A. de Birra piatto piatto, approx.
200 watt
P.O. Inscatoli 349
Rosslyn 0200
REPUBBLICA DELL'AFRICA MERIDIONALE
Grinakers overbalancing fluidi radiano motore,
c/o Pelegano Villaggio Industrie piatto piatto, approx.
200 watt
P.O. Box 464
Gaborone
LA BOTSWANA
Wrede-Ky trogolo di Rankine organico
P.O. Inscatoli 42 approx.
il produzione di 300 watt
SF-02701 KAUNIANEN
LA FINLANDIA
Sistemi di PHOTOVOLTAIC (commercialmente disponibile ed abbastanza maturo):
AEG--TELEFUNKEN L'UND DI RAUMFAHRTTECHNIK NEUE TECHNOLOGIEN
Industriestrasse 29
2000 Wedel, Holstein
REPUBBLICA FEDERALE DELLA GERMANIA
Aerimpianti S.p.A.
Via Bergano, 21
20135 Milano
L'ITALIA
ARCO Solar, Inc.
20554 Strada di Plummer
Chatsworth, la California i 91311 Stati Uniti
A.Y. McDonald Corp.
P.O. Inscatoli 508
Dubuque, Iowa i 52001 Stati Uniti
Panettiere-esamini
133 impresa Via
Evansville, Wisconsin i 53536 Stati Uniti
Briau
BP 43
37009 giri
LA FRANCIA
Grundfos Pump Corp.
2555 Ave di Clovis.
Clovis, la California i 93612 Stati Uniti
Heliodinamica
Caixa Postal 8085
Sao Paulo 01000
IL BRASILE
Intersol Power
11901 Viale di Cedro dell'ovest
Lakewood, Colorado i 80228 Stati Uniti
Fratelli di Jacuzzi
11511 Hwy di Benton Nuova.
Rock piccolo, Arkansas i 72201 Stati Uniti
Mobil Energia Solare Corp.
16 Hickory Dott.
Waltham, Massachusetts i 02254 Stati Uniti
Pompes Gitnard Etablissements
179, Santo di viale Denis
92402 Courbevoie
LA FRANCIA
Filippi GmbH, Unternehmensbereich Licht
UND DI ANLAGEN-ENERGIE-SYSTEME
Monckebergstrasse 7
2000 Amburgo 1
REPUBBLICA FEDERALE DELLA GERMANIA
Solare Elettrico Internazionale
Il Cancello di 31 regina Anna
Londra, SW1H 9BU
L'INGHILTERRA
Uso solare Ora Inc.
Inscatoli 306
420 Via di Tiffin est
I Bascom Ohio Stati Uniti
Solarex Corp.
1335 Piccard Dott.
Rockville, Maryland i 20850 Stati Uniti
Solavolt International
3646 E. Atlanta Ave.
Phoenix, Arizona i 85040 Stati Uniti
Solec International
12533 Viale di Chadron
Hawthorne, la California i 90250 Stati Uniti
Tri-solare Corp.
10 DeAngelo Dott.
Bedford, Massachusetts i 10730 Stati Uniti
Virden Perma-Bilt
2821 Ave di maggi.
Amarillo, Texas i 79109 Stati Uniti
Officina di Windlight
P.O. Inscatoli 6015
Santa Fe, il Messico Nuovo i 87502 Stati Uniti
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