Mittleres Wasserpumpsystem
Berechnungen für Solarlektrifizierung
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Pumpe (1 PS)
Beispiel F: Mittleres Wasserpumpsystem für 20 Familien
100 Personen mit 100 l/d bis zu einer Höhe von 20 m
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Für die Berechnungen des Energieverbrauchs sollte man sich immer nach der elektrischen Anschlussleistung richten und nicht nach einer "übersetzten" PS Leistung.
Hier ist es auch wichtig, dass bei Motoren und Pumpen ein Unterschied zwischen der Nominalleistung (ohne Last) und der maximales Leistung (unter Last) besteht.
In diesem Beispiel arbeiten wir mit einer Pumpe mit 1320 W maximaler elektrischer Leistung.
Bei der Auswahl der Pumpe in einem Solarsystem gibt es zwei wichtige Kriterien:
Die gepumpte WASSERMENGE oder FLUSS in der Höhe des Speichertanks oder der Verbraucher. Man sollte die Gesamthöhe zwischen dem Ansaugventil und dem höchsten Austrittspunkt messen. Wie man erkennen kann, ist der Wirungsgrad dieser Pumpe wesendlich besser als der der Pumpe des vorherigen Beispiels.
Die wirkliche elektrische LEISTUNG oder der ENERGIEVERBRAUCH für den geplanten Wasserfluss.
In Solarsystemen, die nur zum Wasserpumpen benutzt werden, kann die Systemreserve in der Gösse der Batteriebank berücksichtigt werden, oder es muss ein grösserer Speichertank vorgesehen werden. Das hängt hauptsächlich von den Kosten ab.
Im Folgenden behandeln wir ein mittleres solares Wassersystem, und danach ein Solares Wasserpumpensystem ohne Batterien oder für Bewässerung.
Berechnung des Energieverbauchs der Pumpe
Generell arbeitet man mit einem durchschnittlichen täglichen Wasserverbrauch einer Person von 90 bis 150 Litern in Nichturbanen Instalationen. Im Wesendlichen hängt es davon ab, ob WCs instaliert sind und ob mit dem Wasser Wäsche gewaschen wird. Ausserdem sollte man einen zukünftigen Anstieg des Wasserverbrauchs berücksichtigen, um das Solarsystem zu erweitern.
Man multipliziert den Tagesverbrauch mit der Anzahl der Personen. In diesem Fall 100 Personen multipliziert mit dem durchschnittlichen Tagesverbrauch von 100 l/p/d sind 10000 l/d.
Die Pumpe erreicht in einen Wasserfluss von 5400 l/h bis zu einer Höhe von 20 m. Man dividiert den Tagesverbrauch von 10000 l/d durch den Wasserflus der Pumpe 5400 l/h und erhält die Anzahl der Stunden die die Pumpe durchschnittlich arbeiten wird. In diesem Beispiel ungefähr 1,9 Stunden täglich.
Falls das Solarsystem nur zum Wasserpumpen benötigt wird, haben Sie auch die Möglichkeit eine spezielle Gleichstrompumpe DC einzusetzen, und können so den Wechselrichter einsparen.
*** Der Wechselrichter muss eine grössere Leistung als die Pumpe haben, weil Motoren und Pumpen in den ersten Sekunden des Startvorgangs ungefähr den vierfachen Stromverbrauch haben.
Anzahl
A
Verbraucher
B
Leistung
W
C
Leistung
W total
D = (A x C)
Stunden /
Tag
E
Energie
Wh
F= (D x E)
Berechnung der Panele und Batterien
Der Tagesverbrauch ist:
1 Panel mit 55 W produziert bei 3,5 h Sonne / Tag:
Für die Generierung der Energie braucht man:
Es müssen (12 V System) gespeichert werden:
Man benötigt die Anzahl stationärer Batterien 12 V 100 Ah (ohne Reserve*):
Man benötigt die Anzahl stationärer Batterien 12 V 100 Ah (mit 1 Tagesreserve*):
Man benötigt die Anzahl stationärer Batterien 12 V 100 Ah (mit 3 Tagesreserven*):
Wh/d
Wh/d
Panele
Ah
Batterien
Batterien
Batterien
Systemkosten
13 Solarpanels mit 55 W kosten ungefähr:
8 Stationäre Batterien** mit 12 V 100 Ah kosten ungefähr:
2 Regler (Batterieschutzgerät) mit 12 V 30 A kosten mehr oder weniger:
1 Wechselrichter APS mit 2000 W 110 V AC kostet ungefähr:
(Der Wechselrichter APS wandelt den Gleichstrom in netzüblichen Wechselstrom 110 oder 220 V AC)
Instalierungskosten, je nach Lage:
Total der Investition für dieses Solarsytem ist zwischen:
1320
1320
Total =
1,9
Wh / Tag
2.444
2.444
2444
193
12,7
204
2,0
4,1
8,1
4290 - 6435 US$
587 - 2347 US$
160 - 300 US$
1200 - 3000 US$
200 - 1000 US$
6437 - 13082 US$
Wie man in diesem Beispiel erkenne kann, ist die Relation dieser Pumpe, mit dem Wasserfluss mit 5400 l/h und der elektrischen Leistung mit 1320 W, wesendlich besser als die der Pumpe des vorherigen Beispiels, was in einer ökonomischeren solarelektrischen Instalation von 6500 bis 13000 US$ resultiert.
Das gleiche System mit der Pumpe des vorherigen Beispiels, mit einem Wasserfluss von 900 l/h und einer elektrischen Leistung von 500 W, würde in erhöhten Kosten von 8500 a 16500 US$ für diese Solaranlage resultieren.
In einer Instalation mit grösserer Höhe, mit einer unefizienten Pumpe, wäre man noch teurer.
In allen Fällen sollte man die Wasserrohre mit einem grösseren Qerschnitt instaliern, um die interne Reibung zu vermindern. Die interne Reibung und Verwirbellung vermindert den Wasserdruck und resultieert in einem bleibendem erhöhten Energieverbrauch.
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Unabhängige Solarstromanlagen und GRID-Einspeisung (Stromnetz). Sicherung und Schutz von medizinischen Geräten und Computergeräten, Funkkommunikation, Elektrozäunen, Kraft-Wärme-Kopplung zusammen mit elektrothermischen Generatoren, Klimaanlagen usw.
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