Gleichstrom-Solar-Tauchpumpe
AC/DC Solar-Tauchpumpe
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Eingebauter Regler Solarpumpe
Solarpumpen-Wechselrichter
Pumpenzubehör
Herr Youkee Kong 
Solare Wasserpumpenlösung in der Viehhaltung
Solare Wasserpumpen ermöglichen nicht nur wirtschaftliche Einsparungen in der Tierhaltung, sondern auch Innovationen in den Produktionsmodellen. Sie machen die Wasserversorgung unabhängig von Stromnetzen und fossilen Brennstoffen und gestalten so die Betriebsführung intelligenter, effizienter und umweltfreundlicher. Damit sind sie ein entscheidendes Instrument für die Weiterentwicklung der modernen Tierhaltung hin zu einer nachhaltigen Entwicklung.
Beispiel:
Angenommen, eine Weide weist folgende Merkmale auf:
• 100 ausgewachsene Rinder (durchschnittlich 70 l/Tier/Tag)
• 500 Schafe (durchschnittlich 8 l/Tier/Tag)
Q_Tag = (100 Tiere × 70 l/Tier/Tag) + (500 Tiere × 8 l/Tier/Tag) = 7.000 l/Tag + 4.000 l/Tag = 11.000 l/Tag = 11 m³/Tag
SCHRITT 1: Bedarfsanalyse
Berechnung des gesamten täglichen Wasserbedarfs
Der Einsatz von Solarpumpensystemen in der Tierhaltung (z. B. zur Tränkung von Weidetieren und zur Wasserversorgung von landwirtschaftlichen Betrieben) folgt einem ähnlichen Grundprinzip wie die landwirtschaftliche Bewässerung, jedoch mit einem stärker fokussierten Ansatz: der zuverlässigen und stabilen Deckung des täglichen Wasserbedarfs der Tiere. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Berechnungs- und Auswahlhilfe.
Die Bedarfsanalyse für die Tierhaltung ist relativ unkompliziert; die Kernaufgabe besteht in der Berechnung des gesamten täglichen Wasserverbrauchs aller Nutztiere.
Bestimmung der Viehbestands- und Wasserverbrauchsstandards (Q_Tag)
Grundrezeptur:
Gesamter täglicher Wasserbedarf Q_Tag (Liter/Tag oder m³/Tag) = ∑ [Anzahl jeder Tierart (Tier/Tier) × Täglicher Wasserverbrauchsstandard für diese Tierart (Liter/Tier/Tag)]
Einheitenumrechnung:
1000 Liter = 1 Kubikmeter (m³)
Parametererklärung:
Tägliche Wasserverbrauchsnorm für Nutztiere: Dies sind die wichtigsten Daten. Sie variiert je nach Tierart, Größe, Produktionsstadium (z. B. Laktationsperiode) und lokalem Klima (der Verbrauch im Sommer ist deutlich höher als im Winter).
Wie kann man diese Daten erhalten?
Konsultieren Sie vorrangig Handbücher zur Tierhaltung, lokale Viehzuchtstationen oder Tierärzte. Nachfolgend finden Sie Schätzwerte für gängige Nutztiere (Hinweis: Überprüfen Sie stets die lokalen Daten!):
• Ausgewachsene Rinder: 40 - 100 Liter/Tag/Tier (kann in heißen Jahreszeiten 100 Liter überschreiten)
• Ausgewachsene Pferde: 30 - 50 Liter/Tag/Pferd
• Schafe, Ziegen: 4 - 12 Liter/Tag/Tier
• Schweine: 10 - 25 Liter/Tag/Tier (säugende Sauen benötigen mehr)
• Geflügel (Hühner, Enten): 0,2 - 0,5 Liter/Tag/Tier
Die Bedarfsanalyse für die Tierhaltung ist relativ unkompliziert; die Kernaufgabe besteht in der Berechnung des gesamten täglichen Wasserverbrauchs aller Nutztiere.
Bestimmung der Viehbestands- und Wasserverbrauchsstandards (Q_Tag)
Grundrezeptur:
Gesamter täglicher Wasserbedarf Q_Tag (Liter/Tag oder m³/Tag) = ∑ [Anzahl jeder Tierart (Tier/Tier) × Täglicher Wasserverbrauchsstandard für diese Tierart (Liter/Tier/Tag)]
Einheitenumrechnung:
1000 Liter = 1 Kubikmeter (m³)
Parametererklärung:
Tägliche Wasserverbrauchsnorm für Nutztiere: Dies sind die wichtigsten Daten. Sie variiert je nach Tierart, Größe, Produktionsstadium (z. B. Laktationsperiode) und lokalem Klima (der Verbrauch im Sommer ist deutlich höher als im Winter).
Wie kann man diese Daten erhalten?
Konsultieren Sie vorrangig Handbücher zur Tierhaltung, lokale Viehzuchtstationen oder Tierärzte. Nachfolgend finden Sie Schätzwerte für gängige Nutztiere (Hinweis: Überprüfen Sie stets die lokalen Daten!):
• Ausgewachsene Rinder: 40 - 100 Liter/Tag/Tier (kann in heißen Jahreszeiten 100 Liter überschreiten)
• Ausgewachsene Pferde: 30 - 50 Liter/Tag/Pferd
• Schafe, Ziegen: 4 - 12 Liter/Tag/Tier
• Schweine: 10 - 25 Liter/Tag/Tier (säugende Sauen benötigen mehr)
• Geflügel (Hühner, Enten): 0,2 - 0,5 Liter/Tag/Tier
Ermitteln Sie die gesamte dynamische Förderhöhe (H_total)
Dies entspricht der landwirtschaftlichen Bewässerung.
• Vertikalkopf (H_vertikal): Der vertikale Höhenunterschied zwischen dem dynamischen Wasserspiegel der Wasserquelle und dem Einlauf des letzten Tränkebeckens.
• Reibungskopf (H_reibung): Druckverluste durch Rohre, Krümmer und Ventile. Dies ist besonders wichtig bei Fernleitungen und kann auf 10–25 % von H_vertikal geschätzt oder präzise berechnet werden.
Gesamte dynamische Förderhöhe H_total = H_vertikal + H_Reibung
Beispiel:
Die Wasserquelle ist ein Tiefbrunnen mit einem dynamischen Wasserspiegel in 50 Metern Tiefe.
Der Trog befindet sich an einem entfernten Hang, 10 Meter über dem Bohrlochkopf, und ist durch eine lange Rohrleitung verbunden.
H_vertikal = 50 m (bis zum Boden) + 10 m (Höhe der Böschung) = 60 Meter
H_Reibung ≈ 15 Meter (Schätzung)
Gesamthöhe = 60 m + 15 m = 75 Meter
• Vertikalkopf (H_vertikal): Der vertikale Höhenunterschied zwischen dem dynamischen Wasserspiegel der Wasserquelle und dem Einlauf des letzten Tränkebeckens.
• Reibungskopf (H_reibung): Druckverluste durch Rohre, Krümmer und Ventile. Dies ist besonders wichtig bei Fernleitungen und kann auf 10–25 % von H_vertikal geschätzt oder präzise berechnet werden.
Gesamte dynamische Förderhöhe H_total = H_vertikal + H_Reibung
Beispiel:
Die Wasserquelle ist ein Tiefbrunnen mit einem dynamischen Wasserspiegel in 50 Metern Tiefe.
Der Trog befindet sich an einem entfernten Hang, 10 Meter über dem Bohrlochkopf, und ist durch eine lange Rohrleitung verbunden.
H_vertikal = 50 m (bis zum Boden) + 10 m (Höhe der Böschung) = 60 Meter
H_Reibung ≈ 15 Meter (Schätzung)
Gesamthöhe = 60 m + 15 m = 75 Meter
4. Auswahl eines Solarwasserpumpenreglers
Die Spannung, Leistung und der Typ (Gleich-/Wechselstrom) der Pumpe müssen exakt übereinstimmen.
Hauptmerkmale:
Muss MPPT-Funktionalität und wichtige Schutzfunktionen wie z. B. Trockenlaufschutz (um Pumpenschäden bei Erschöpfung der Wasserquelle zu verhindern) umfassen.
SETP 2: Systemberechnung und -auswahl
1. Berechnung der erforderlichen Pumpenfördermenge (Q_Pumpe)
Grundrezeptur:
Pumpenleistung (m³/h) = Tagesleistung (m³/Tag) ÷ Durchschnittliche Spitzen-Sonnenstunden pro Tag (T, Einheit: Stunden)
Im Gegensatz zur Landwirtschaft: Bei der Viehhaltung wird das Wasser in der Regel direkt in Tröge oder Speichertanks geleitet, wobei die Bewässerungseffizienz (η) üblicherweise nahe bei 1 liegt (sofern keine gravierenden Rohrleckagen vorliegen), wodurch sich die Formel vereinfachen lässt.
Parameteranalyse: Durchschnittliche maximale Sonnenscheindauer pro Tag (T): Typischerweise 4–6 Stunden (z. B. 5 Stunden). Das bedeutet, dass das System den täglichen Wasserbedarf innerhalb von 5 Stunden pumpen muss.
Beispielrechnung: Q_Pumpe = 11 m³/Tag ÷ 5 h/Tag = 2,2 m³/h
Fazit: Sie benötigen eine Pumpe mit einer Fördermenge von mindestens 2,2 m³/h bei einer Förderhöhe von 75 Metern.
2. Pumpenauswahl
Typauswahl:
• Tiefbrunnen: Hier sind Tauchpumpen die eindeutige Wahl.
• Oberflächengewässer (Flüsse, Seen): Bei geringen Förderhöhen können Oberflächen-Kreiselpumpen eingesetzt werden, jedoch müssen die Saughöhenbegrenzungen berücksichtigt werden.
Vorgehensweise: Ausgehend von H_gesamt = 75 m und Q_Pumpe = 2,2 m³/h konsultieren Sie die Kennlinie des Pumpenherstellers (HQ-Kennlinie), um ein geeignetes Pumpenmodell zu ermitteln und die Leistungsaufnahme am Betriebspunkt zu bestimmen. Die benötigte Leistung beträgt 0,8 kW (800 W).
Kernformel: P_pv (kW) = [Pumpeneingangsleistung (kW) ÷ Gesamtwirkungsgrad des Systems (η_sys)] × Redundanzfaktor
Parameteranalyse:
• Gesamtwirkungsgrad des Systems (η_sys): Annahme: 0,9 (MPPT-Reglerwirkungsgrad + Leitungsverluste).
• Redundanzfaktor: Gehen Sie von 1,2-1,3 aus, um den Systembetrieb auch bei leichtem Staub, erhöhten Temperaturen oder suboptimaler Sonneneinstrahlung sicherzustellen.
Beispielrechnung: P_pv = (0,8 kW ÷ 0,9) × 1,3 ≈ 1,16 kW Schlussfolgerung: Sie müssen Solarpaneele mit einer Gesamtleistung von ungefähr 1,2 kW installieren.
Grundrezeptur:
Pumpenleistung (m³/h) = Tagesleistung (m³/Tag) ÷ Durchschnittliche Spitzen-Sonnenstunden pro Tag (T, Einheit: Stunden)
Im Gegensatz zur Landwirtschaft: Bei der Viehhaltung wird das Wasser in der Regel direkt in Tröge oder Speichertanks geleitet, wobei die Bewässerungseffizienz (η) üblicherweise nahe bei 1 liegt (sofern keine gravierenden Rohrleckagen vorliegen), wodurch sich die Formel vereinfachen lässt.
Parameteranalyse: Durchschnittliche maximale Sonnenscheindauer pro Tag (T): Typischerweise 4–6 Stunden (z. B. 5 Stunden). Das bedeutet, dass das System den täglichen Wasserbedarf innerhalb von 5 Stunden pumpen muss.
Beispielrechnung: Q_Pumpe = 11 m³/Tag ÷ 5 h/Tag = 2,2 m³/h
Fazit: Sie benötigen eine Pumpe mit einer Fördermenge von mindestens 2,2 m³/h bei einer Förderhöhe von 75 Metern.
2. Pumpenauswahl
Typauswahl:
• Tiefbrunnen: Hier sind Tauchpumpen die eindeutige Wahl.
• Oberflächengewässer (Flüsse, Seen): Bei geringen Förderhöhen können Oberflächen-Kreiselpumpen eingesetzt werden, jedoch müssen die Saughöhenbegrenzungen berücksichtigt werden.
Vorgehensweise: Ausgehend von H_gesamt = 75 m und Q_Pumpe = 2,2 m³/h konsultieren Sie die Kennlinie des Pumpenherstellers (HQ-Kennlinie), um ein geeignetes Pumpenmodell zu ermitteln und die Leistungsaufnahme am Betriebspunkt zu bestimmen. Die benötigte Leistung beträgt 0,8 kW (800 W).
3. Berechnung der Leistung der Photovoltaikanlage (P_pv)
Kernformel: P_pv (kW) = [Pumpeneingangsleistung (kW) ÷ Gesamtwirkungsgrad des Systems (η_sys)] × Redundanzfaktor
Parameteranalyse:
• Gesamtwirkungsgrad des Systems (η_sys): Annahme: 0,9 (MPPT-Reglerwirkungsgrad + Leitungsverluste).
• Redundanzfaktor: Gehen Sie von 1,2-1,3 aus, um den Systembetrieb auch bei leichtem Staub, erhöhten Temperaturen oder suboptimaler Sonneneinstrahlung sicherzustellen.
Beispielrechnung: P_pv = (0,8 kW ÷ 0,9) × 1,3 ≈ 1,16 kW Schlussfolgerung: Sie müssen Solarpaneele mit einer Gesamtleistung von ungefähr 1,2 kW installieren.
SCHRITT 3: Besondere Überlegungen und Optimierung für Viehhaltungsszenarien
1. Wasserspeichereinrichtungen sind obligatorisch:
Im Gegensatz zur Bewässerung müssen Tränksysteme für Nutztiere große Speichertanks oder Wassertürme umfassen.
Kapazität:
Mindestens 2–3 Tage Wasserbedarf der Nutztiere (z. B. 11 m³/Tag × 3 = 33 m³). Dies gewährleistet eine ausreichende Wasserversorgung an aufeinanderfolgenden bewölkten oder regnerischen Tagen, an denen die PV-Stromerzeugung nicht ausreicht, und verbessert die Systemzuverlässigkeit deutlich. Automatisierung:
Verwenden Sie Schwimmerventile oder Niveauregler für die automatische Wasserzufuhr, die bei vollem Wasserstand stoppt und bei niedrigem Wasserstand wieder anläuft und so einen unbemannten Betrieb ermöglicht. Frostschutz (für kalte Regionen):
• Die Rohrleitungen müssen unterhalb der Frostgrenze verlegt oder mit Isoliermaßnahmen wie Heizbändern versehen werden.
• Die Pumpeninstallation muss vor Frost geschützt werden.
2. Sicherheit der Wasserquellen:
Stellen Sie sicher, dass die Wasserquelle nicht durch Nutztiere verunreinigt wird. Pumpen und Leitungen müssen vor Beschädigungen durch Tiere geschützt werden.
3. Systemredundanz:
Für eine kritische Wasserversorgung der Nutztiere empfiehlt es sich, den Pumpenregler mit einer kleinen Batterie oder einer kleinen Windkraftanlage als Notstromquelle bei extremen Wetterbedingungen auszustatten, um einen ausfallsicheren Betrieb des Pumpensystems zu gewährleisten.
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