Solar-Inselnetzsystem – Photovoltaik-Wasserpumpe

Solarwasserpumpe (auch bekannt als Photovoltaik-Wasserpumpe) ist heutzutage in sonnenreichen Gebieten der Welt, insbesondere in abgelegenen Regionen ohne Stromversorgung, die attraktivste Methode der Wasserversorgung. Das System nutzt die überall verfügbare, unerschöpfliche Solarenergie und arbeitet vollautomatisch mit Sonnenaufgang, Sonnenuntergang und Ruhephasen. Es benötigt kein Personal, wodurch der Wartungsaufwand auf ein Minimum reduziert wird. Es ist ein ideales grünes Energiesystem, das Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Umweltvorteile vereint.

Die Photovoltaikanlage des Systems dient hauptsächlich der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie, um den Pumpenmotor anzutreiben. Der Photovoltaik-Wechselrichter bzw. -Regler steuert und regelt den Betrieb der Solarpumpe, treibt sie mit der von der Photovoltaikanlage erzeugten elektrischen Energie an und passt die Ausgangsfrequenz in Echtzeit an die wechselnde Sonneneinstrahlung an, sodass die Ausgangsleistung nahe an der maximalen Leistung des Solarspeichers liegt.

Motoren (Antriebsmotoren): Die in verschiedenen Systemen verwendeten Antriebsmotoren unterscheiden sich. In PV-Pumpensystemen mit einer Leistung unter 10 Np werden zur Erzielung eines möglichst hohen Systemwirkungsgrades meist bürstenlose Gleichstrom-Permanentmagnetmotoren eingesetzt. In großflächigen Photovoltaik-Pumpensystemen sind Wechselstrom-Asynchronantriebe zwar noch weit verbreitet, doch aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung moderner Steuerungstechnik setzt sich zunehmend die flexible Steuerung mehrerer Pumpen durch Mehrmaschinengruppen durch, um die Förderhöhe pro Watt Spitzenleistung weiter zu verbessern. Die Wahl des Pumpentyps ist für Photovoltaik-Pumpensysteme ebenfalls von Bedeutung. In Systemen mit geringer Leistung, in denen der Anwender eine hohe Förderhöhe bei geringem Durchfluss benötigt, ist der Einsatz einer Verdrängerpumpe sinnvoll. In anderen Fällen können Kreisel- oder Axialpumpen verwendet werden. Die Auswahl und Berücksichtigung des Pumpentyps für Photovoltaik-Pumpensysteme ist daher von Bedeutung. Wasserturm und Wasserspeicheranlagen: Wenn das Photovoltaik-Pumpensystem in kalten Wintergebieten (wie beispielsweise in der weitläufigen westlichen Region Chinas) eingesetzt wird, ist der Einsatz von frostsicheren Wasserspeicheranlagen angebracht, etwa doppelwandige Wassertanks oder Wassertürme mit Vakuum- oder Isoliermaterialien in der Mitte. Auch die Wasserleitungen sollten mit kältebeständigen Materialien und einer Frostschutzbehandlung versehen sein.

Funktionsprinzip
Bürstenlose Gleichstrom-Solarwasserpumpe (Motor)
Die bürstenlose Gleichstrompumpe besteht aus einem bürstenlosen Gleichstrommotor und einem Laufrad. Die Motorwelle ist mit dem Laufrad verbunden. Zwischen Stator und Rotor der Pumpe befindet sich ein Spalt, durch den Wasser über längere Zeit in den Motor eindringen und so die Gefahr eines Motorschadens erhöhen kann. Die bürstenlose, magnetisch isolierte Solarpumpe hingegen nutzt elektronische Bauteile zur Drehrichtungsumkehr und verzichtet auf Kohlebürstenkommutierung. Sie verwendet eine hochleistungsfähige, verschleißfeste Keramikwelle und -hülse. Die Welle und Hülse sind spritzgegossen und magnetisch mit dem gesamten Bauteil verbunden, um Verschleiß zu vermeiden. Dadurch wird die Lebensdauer der Pumpe deutlich verlängert. Stator und Rotor 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.

Eigener Vorteil
(1) Zuverlässig: Photovoltaik-Stromversorgungen verwenden selten bewegliche Teile und arbeiten zuverlässig.
(2) Sicher, geräuschlos, keine sonstigen Gefahren für die Öffentlichkeit. Produziert keine schädlichen festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffe, absoluter Umweltschutz.
(3) Einfache Installation und Wartung, niedrige Betriebskosten, geeignet für unbeaufsichtigten Betrieb und weitere Vorteile. Besonders hervorzuheben ist die hohe Zuverlässigkeit und die damit verbundene Aufmerksamkeit.
(4) Gute Kompatibilität: Die Photovoltaik-Stromerzeugung kann in Verbindung mit anderen Energiequellen genutzt werden, und es ist auch bequem möglich, die Kapazität des Photovoltaiksystems je nach Bedarf zu erhöhen.
(5) Der Standardisierungsgrad ist hoch, und die Reihen- und Parallelschaltungen können den Anforderungen unterschiedlicher Stromverbrauchsstufen gerecht werden, und die Vielseitigkeit ist groß.
(6) Solarenergie ist überall verfügbar und hat ein breites Anwendungsspektrum. Eigenschaften einer Photovoltaik-Wasserpumpe.

Automatischer Betrieb des Photovoltaik-Pumpensystems, keine manuelle Bedienung erforderlich; das System besteht hauptsächlich aus einem Photovoltaik-Wechselrichter und einer Photovoltaikanlage. Wasserpumpe. Das System verzichtet auf Energiespeicher wie Batterien, nutzt Wasserspeicher anstelle von Stromspeichern und treibt die Pumpe direkt an, um das Wasser zu fördern. Der Photovoltaik-Wechselrichter steuert und regelt den Systembetrieb, um die maximale Leistungsaufnahme (MPP) zu erreichen. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung ist der Nennbetrieb des Systems gewährleistet; bei unzureichender Sonneneinstrahlung wird die minimale Betriebsfrequenz so eingestellt, dass die Solarzellenleistung optimal genutzt wird. Das Solarzellenfeld besteht aus mehreren in Reihe und parallel geschalteten Solarzellen, die Sonnenenergie absorbieren und in elektrische Energie umwandeln, um das gesamte System mit Strom zu versorgen. Pumpen fördern Wasser aus Quellen wie Tiefbrunnen, Flüssen und Seen, leiten es in Tanks/Teiche oder verbinden es direkt mit Systemen wie Bewässerungsanlagen oder Springbrunnen. Als Pumpentypen können Gleichstrompumpen, Wechselstrompumpen, Kreiselpumpen, Axialpumpen, Mischstrompumpen und Tiefbrunnenpumpen eingesetzt werden.