تلمبه آبی (فتو ولتائیک) خورشیدی

تلمبه آبی(فتو ولتائیک) خورشیدی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه فیزیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

تلمبه آبی (فتو ولتائیک) خورشیدی

مقدمه

تلمبه یا پمپ  آبی دارای تاریخچه طولانی می‌باشد، از اینرو روشهای بسیاری جهت پمپ نمودن آب با حداقل نیروی بکار رفته توسعه یافته است. این روشها منابع گوناگون انرژی را مورد استفاده قرار داده‌اند، که اکثرا انرژی انسانی بوده است، ولی از منابع دیگری نظیر نیروی حیوانی، نیروی آب، باد، خورشید و سوختهای فسیلی برای ژنراتورهای کوچک  نیز استفاده شده است.

جدول ۱: مقایسه تکنیکهای پمپ(کردن)

تلمبه آبی (فتو ولتائیک) خورشیدی

کاربردها

پمپهای خورشیدی بطور اصولی دارای سه کاربرد می‌باشد :

• تامین آب روستایی

• آب‌دهی به احشام

• آبیاری

موارد کاربرد پمپ خورشیدی برای تامین آب روستایی بطور شماتیکی در شکل ۱ نشان داده شده است. با این وسیله  تامین آب روستایی  مورد نیاز در طول سال  انجام می‌پذیرد، البته در برخی از مواقع نیاز داریم تا آب را برای مواقعی که نور آفتاب کم باشد(تشعشع کم خورشیدی) ذخیره سازیم. معمولا در سواحل آفریقا میزان ذخیره آب کفاف ۳ الی ۵ روز تقاضای آب را می‌دهد. در محیط‌هایی که بارندگی بصورت فصلی روی می‌دهد،‌ جمع آوری آب می‌تواند جبران آب کاهش یافته باشد. بیش از ۶۰۰۰ سیستم پمپ خورشیدی تاکنون نصب گردیده است که برای مقاصد تامین آب روستایی و آب احشام مورد استفاده قرار گرفته است.

یک سیستم آبیاری(شکل۲) این حقیقت را آشکار می‌نماید که نیاز به آبیاری در طول سال ممکن است متفاوت باشد. نقطه اوج مصرف در فصل آبیاری معمولا دو برابر میانگین نیاز به آب در طول سال می‌باشد. این بدان معناست که پمپهای خورشیدی در تمامی طول سال مورد استفاده قرار می‌گیرد. چیزی که باید مورد توجه قرار گیرد سیستم توزیع آب و کاربرد آن در زراعت می‌باشد. این سیستم می‌بایست بگونه‌ای عمل نماید تا از به هدر رفتن آب بدون ببار آوردن فشار اضافه بر روی پمپ جلوگیری بعمل آورده و همچنین کم هزینه باشد.

میزان فواید استفاده از پمپهای خورشیدی در سیستمهای آبیاری اصلی در جدول ۲ نشان داده شده است.

جدول ۲ : فواید روشهای اصلی آبیاری جهت استفاده در پمپهای خورشیدی

تکنولوژی

این سیستمها بطور گسترده‌ای به ۵ نوع زیر تقسیم شده‌اند:

دستگاه موتور مرکز گریز(سانتریفوژ) چند مرحله‌ای زیر آبی شکل ۳

این نوع احتمالا متداولترین نوع پمپهای خورشیدی برای تامین آب روستایی می‌باشد. پیکربندی این نوع از پمپها مزیت نصب آسان آن می‌باشد، و بوسیله لوله‌های نصب گشته و موتور که در زیر آب در جاییکه صدمه‌ای به آن نرسد مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد.

از موتورهای نوع ac یا dc می‌توان در این پمپها استفاده کرد. البته در نوع ac می‌بایست از یک نوع مبدل استفاده نمود. چنانچه از نوع موتور dc  زغالی استفاده کنیم، نیاز به داشتن ابزاری جهت بالا کشیدن آن از چاه داریم(تقریبا ۲ سال یک بار) تا آنکه زغالهای آن را تعویض کنیم. اما چنانچه از پمپهای dc غیر زغالی استفاده کنیم، می‌بایست امکانات برق مهیا باشد. شایعترین سیستم بکار گرفته شده شامل یک پمپ dc و یک مبدل فوتوولتائیک کمتر از wp1500 می‌باشد .

پمپ زیرآبی با موتور نصب شده بر روی سطح – شکل ۴

این پیکربندی بیشتر با پمپهای توربینی در ناحیه ساحل غرب آفریقا در دهه ۱۹۷۰ مورد استفاده قرار می‌گرفت. با این وسیله دسترسی آسان به موتور برای تعویض زغال آن راحت بود .

اما معایب آن کارایی کم از دست رفته انرژی در شافت یاتاقان آن و هزینه بالای نصب می‌باشد. به طور کلی این پیکربندی جایگزین پمپهای زیرآبی شده است.

پمپ جایگزین مثبت متناوب – شکل ۵

پمپ جایگزین مثبت متناوب(که معمولا به عنوان جک شناخته می‌شود) بسیار مناسب برای کاربردهای جریان کم می‌باشد.

خروجی آن متناسب با پمپ است. به عنوان یک پمپ مناسب نیروهای اصطکاکی در مقایسه با نیروهای هیدرواستاتیک که معمولا پمپهای جابجایی مثبت را تشکیل می‌دهند دارای کارایی مناسبتری می‌باشد. پمپهای جایگزینی مثبت متناوب یک بار چرخشی را در موتور بوجود می‌آورد که کارایی آنها را زیاد ساخته ولی نیاز به کنترل و بالانس دارند، از اینرو اجزای سطح زمینی آن معمولا سخت و سنگین بوده و کنترلهای انرژی برای امپدانس ماشین معمولا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تلمبه آبی (فتو ولتائیک) خورشیدی

دستگاههای پمپ موتور شناور – شکل ۶

تطبیق‌پذیری دستگاه پمپ شناور آن را به عنوان پمپ آبیاری جهت کانالها و چاههای باز ایده‌آل ساخته است. این پمپ به راحتی قابل حمل بوده و احتمال آنکه پمپ بدون آب کار کند کم می‌باشد.

بیشترین این دستگاه‌ها از یک پمپ گریز از مرکز زیرآبی مرحله‌ای استفاده می‌کنند. همچنین اغلب این دستگاهها از زغالهای الکتریکی موتور dc بهره می‌برند.

اغلب این آرایه‌های خورشیدی از یک فرمان یا هندل دستی جهت انجام حمل و نقل استفاده می‌کند . 

پمپهای کشش سطحی – شکل۷

این نوع از پمپها به جز در مواقعی که اپراتور همیشه در دسترس باشد پیشنهاد نمی‌گردند.  با وجود آنکه استفاده از محفظه‌های اولیه و مقادیر غیر برگشتی می‌توانند از به هدر رفتن هزینه جلوگیری کند، در عمل شاهد برخی از هزینه‌ها هستیم همچنین ریزش آب بیش از ۸ متر عملی نمی‌باشد .

تکنولوژی پمپهای خورشیدی به رشد و ترقی خود ادامه می‌دهد. در اوایل دهه ۱۹۸۰ این کارایی انرژی خورشیدی معمولی در مقایسه با پمپهای هیدرولیکی در حدود ۲% بود و همچنین آرایه فوتوولتائیک آن در حدود ۶ تا ۸% و مجموعه دستگاه موتور نیز دارای کارایی ۲۵% بود. امروزه میزان آرایه پمپهای خورشیدی در مقایسه با پمپهای هیدرلولیکی بیش از ۴% گشته است. مدلهای فوتوولتائیک از نوع تک‌بلوری هم اکنون کارایی بیش از ۱۲% بوده و همچنین کاراییهای موتورهای به صورت بیشتری فراهم می‌باشد. یک مجموعه مناسب(شامل موتور، پمپ و وضعیت انرژی و برق آن) دارای کارایی حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد می‌باشد .

تلمبه آبی (فتو ولتائیک) خورشیدی

هزینه‌ها

سیستم پمپ فوتوولتائیک جهت پمپ کردن m³25 در روز از طریق میزان خروجی ۲۰ متر نیاز به یک آرایه خورشیدی درحدودwp800 در نواحی ساحل غرب آفریقا دارد. چنین پمپی دارای هزینه‌ای در حدود ۶۰۰۰ دلار می‌باشد. از دیگر نمونه‌های هزینه‌ای در جدول ۳ نشان داده شده است.

محدوده‌ای از قطعات نیز در این سیستم می‌بایست بکار رود، چرا که کل سیستم شامل هزینه ماژولها، پمپ، لوله‌ها، سیمها، سیستم کنترل ساختار آرایه پشتیبان و بسته‌بندی می‌باشد. سیستمهایی که دارای اندازه‌های آرایه‌های بزرگتری هستند معمولا دارای هزینه / Wp کمتری نیز می‌باشند. هزینه مجموعه موتورهای پمپ برحسب کاربردها و موارد استعمال متفاوت می‌باشد. یک پمپ مکش با عمر کم ممکن است هزینه‌ای کمتر از ۸۰۰ دلار را داشته باشد در حالیکه نوع زیرآبی آن قیمتی حدود ۱۵۰۰ دلار یا بیشتر را به خود اختصاص داده است.

جدول ۳-  مشخصات سیستم پمپ فوتوولتائیک

خرید

ارزیابی ملزومات

خروجی سیستم پمپ خورشیدی کاملا بستگی به طراحی سیستمی مناسب دارد که سرچشمه گرفته از اطلاعات درخواستی مورد نیاز و محل بکارگیری پمپ بطور دقیق می‌باشد. از اینرو ضروری می‌باشد تا فرضیات دقیقی را براساس نیاز به آب یا الگوی مصرف در نظر گرفت.

میزان مصرف سرانه آب برحسب موجود بودن آب می‌تواند متفاوت باشد. هدف بلندمدت مهیاسازی آب به مقدار لازم برای مردم می‌باشد تا بتوان نیازهای مختلف آنها را از این نظر مانند آشامیدن، شستشو و فاضلاب پاسخ داد. از اهداف کوتاه مدت تهیه میزان ۴۰ گالن آب بصورت روزانه برای هر نفر می‌باشد. از اینرو، یک روستای ۵۰۰ نفره نیاز به ۲۰ متر مکعب آب در روز دارند. بسیاری از روستاها نیاز به هر دو نوع آب مصرفی و آبدهی احشام را دارند.

ملزومات آبیاری همچنین وابسته به نیازهای آبدهی به محصولات زراعی، اختصاص آبهای زیرزمینی بطور موثر، و همچنین سیستم کارای کاربری و توزیع آب در مزارع و مناطق گوناگون است.

نیازهای آبیاری را می‌توان  با مشورت با متخصصین محلی و کشاورزان و یا مراجعه به اسناد FAO بدست آورد.

تلمبه آبی (فتو ولتائیک) خورشیدی

ارزیابی دسترسی به آب

بسیاری از پارامترهای مربوط به منابع آب را می‌بایست بحساب آورد و در صورت امکان آنها را مورد ارزیابی و محاسبه قرار داد. برخی از این پارامترها عبارتند از: عمق منبع آب در زیر سطح زمین، بلندی مخزن ذخیره آب و نقطه خروجی آب بالاتر از سطح زمین و تفاوتهای فصلی در سطح آب. افت سطح آب پس از پمپ کردن نیز یکی دیگر از فاکتورها می‌باشد که می‌بایست بدان توجه نمود. این امر بستگی به نسبت  سرعت برداشت آب بوسیله پمپ و سرعت پرشدن مجدد مخزن دارد.

همچنین الگوی آب استفاده شده را می‌بایست در ارتباط با طراحی سیستم و نیازهای ذخیره‌سازی آن مورد توجه قرار داد. سیستمهای تامین آب می‌بایست شامل منبع کافی از آب جهت پاسخ‌گویی به مصرف روزانه و همچنین در زمانهای کوتاهی که هوای ابری است باشد. معمولا میزان ذخیره آب برای ۲ الی ۵ روز کفایت دارد.