Populärwissenschaftliche Erkenntnisse | Die grundlegende Einführung in die Solar-Photovoltaikpumpe

Das Solarpumpensystem, auch Photovoltaikpumpe genannt, nutzt den von einer Photovoltaikanlage erzeugten Strom, um die Wasserpumpe anzutreiben. Das System besteht im Wesentlichen aus einer Photovoltaikanlage, einem Solarwechselrichter und der Wasserpumpe selbst. Es handelt sich um ein optoelektromechanisches System, das sich in den letzten Jahren rasant entwickelt hat und heute in sonnenreichen Gebieten der Welt, insbesondere in abgelegenen, stromlosen Regionen, die attraktivste Methode der Wasserversorgung darstellt.

I. Systemzusammensetzung:
1. Photovoltaikanlage: Auch bekannt als Solarzellenmodule, wandelt hauptsächlich die Lichtenergie der Sonne in Elektrizität um, um den Pumpenmotor mit Betriebsenergie zu versorgen.
2. Wechselrichter oder Regler für Solarpumpen: Der Wechselrichter steuert und regelt den Betrieb der Solarpumpe, wobei die vom Solargenerator erzeugte elektrische Energie die Pumpe antreibt und die Ausgangsfrequenz in Echtzeit an die sich ändernde Sonneneinstrahlung anpasst, sodass die Ausgangsleistung nahe an der maximalen Leistung des Solarbatteriegenerators liegt.
3. Pumpen: Maschinen, die üblicherweise Flüssigkeiten anheben, transportieren oder den Druck von Flüssigkeiten erhöhen, d. h. die mechanische Energie der Antriebsmaschine in Flüssigkeitsenergie umwandeln, um den Zweck des Pumpens von Flüssigkeiten zu erreichen, werden zusammenfassend als Pumpen bezeichnet.

2. Betriebsablauf:
Der von Solarzellen erzeugte Strom wird genutzt, um einen Gleichstrommotor mit Permanentmagneten, bürstenlose, sensorlose Festläufermotoren mit doppelter Kunststoffabdichtung, einen hocheffizienten Induktionsmotor oder einen schnelllaufenden Reluktanzmotor anzutreiben, der über Maximum Power Point Tracking-, Umwandlungs- und Steuerungseinrichtungen eine hocheffiziente Wasserpumpe antreibt, mit der Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche gefördert werden kann, um Ackerland zu bewässern oder Menschen und Tieren Trinkwasser zu liefern.

III. Klassifizierung:
1, bürstenlose Gleichstrom-Solarwasserpumpe (Motortyp) :
Die bürstenlose Gleichstrompumpe besteht aus einem bürstenlosen Gleichstrommotor und einem Laufrad. Die Motorwelle ist mit dem Laufrad verbunden. Zwischen Stator und Rotor der Pumpe besteht ein Spalt, durch den Wasser über längere Zeit in den Motor eindringen kann, was die Gefahr eines Motorschadens erhöht.
Vorteile: Bürstenlose Gleichstrommotoren sind standardisiert, es gibt spezialisierte Hersteller für die Massenproduktion, relativ niedrige Kosten, hohe Effizienz.

2. Bürstenlose, magnetisch isolierte Gleichstrom-Solarwasserpumpe:
Die bürstenlose Gleichstrompumpe nutzt elektronische Bauteile zur Umkehrung der Drehrichtung, verzichtet dabei auf Kohlebürsten und verwendet eine hochleistungsfähige, verschleißfeste Keramikwelle und Keramikbuchse. Die Buchse ist im Spritzgussverfahren mit dem Magneten zu einer Einheit geformt, um Verschleiß zu vermeiden, wodurch die Lebensdauer der bürstenlosen magnetischen Gleichstrompumpe erheblich verlängert wird.
Stator und Rotor der Magnetisolationspumpe sind vollständig voneinander getrennt. Stator und Leiterplatte sind mit Epoxidharz vergossen und somit 100 % wasserdicht. Der Rotor besteht aus Permanentmagneten. Das Pumpengehäuse ist aus umweltfreundlichen Materialien gefertigt und zeichnet sich durch geringe Geräuschentwicklung, kompakte Bauweise und stabile Leistung aus. Verschiedene Parameter lassen sich über die Statorwicklung einstellen, und der Betrieb in einem breiten Spannungsbereich ist möglich.
Vorteile: Lange Lebensdauer, geräuscharm bis zu 35 dB, geeignet für Warmwasserzirkulation. Stator und Leiterplatte des Motors sind mit Epoxidharz vergossen und vollständig vom Rotor isoliert. Dadurch ist die Pumpe wasserdicht und kann unter Wasser installiert werden. Die Pumpenwelle besteht aus hochpräziser Keramik mit guter Stoßfestigkeit.

3. Die Drehstrompumpe wird vom Drehstrommotor angetrieben.
Im Gegensatz zu einem Gleichstromsystem besteht eine Solar-Wechselstrompumpe aus einem Solargenerator (der die Energie liefert), einem Solar-Wechselrichter (der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und gleichzeitig die Motorfrequenz steuert) und einer dreiphasigen Wechselstrommotorpumpe.
Vorteile: Die Drehstrommotorpumpe des Systems kann durch handelsübliche elektrische oder dieselbetriebene Wechselstrompumpen ersetzt werden, wobei eine sehr gute Kompatibilität besteht. Gleichzeitig überwindet die Wechselstrompumpe die Leistungsgrenze der Gleichstrompumpe und kann Leistungen von 150 Watt bis 105 Kilowatt erbringen, wodurch sie sich für die Bedürfnisse großflächiger Landwirtschaft, Wüstenbewirtschaftung und Bewässerung eignet.

4. Vorteile:
1. Zuverlässig: lange Lebensdauer, Photovoltaikanlagen verwenden selten bewegliche Teile, zuverlässiger Betrieb;
2. Sicher, geräuschlos, geringer Stromverbrauch, keine weiteren Gefahren für die Öffentlichkeit. Produziert keine schädlichen festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffe, absoluter Umweltschutz;
3. Einfache Installation und Wartung, geeignet für den unbeaufsichtigten Betrieb, insbesondere aufgrund seiner hohen Zuverlässigkeit und Aufmerksamkeit;
4. Gute Kompatibilität: Die Photovoltaik-Stromerzeugung kann mit anderen Energiequellen kombiniert werden, und je nach Bedarf lässt sich die Kapazität des Photovoltaiksystems sehr einfach erhöhen.
5. Hoher Standardisierungsgrad, durch die Reihenschaltung von Komponenten können unterschiedliche Strombedürfnisse erfüllt werden, hohe Vielseitigkeit;
6. Solarenergie ist allgegenwärtig und findet vielfältige Anwendung.
7 bietet aufgrund seiner guten Langzeitökonomie, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Dieselmotorpumpen, überwältigende wirtschaftliche Vorteile.