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ISBN #0-86619-220-4
PREFACE
Ce papier est une d'une série publiée par les Volontaires dans Technique Assistance fournir une introduction ŕ état actuel de la technique spécifique technologies d'intéręt ŕ gens au pays en voie de développement. Les papiers sont projetés d'ętre utilisé comme directives pour aider les gens choisissent des technologies qui sont convenable ŕ leurs situations. Ils ne sont pas projetés de fournir construction ou mise en oeuvre ŕ Gens details. sont conseillés vivement de contacter VITA ou une semblable organisation pour renseignements complémentaires et assistance technique si ils découverte qu'une technologie particuličre paraît satisfaire leurs besoins.
Les papiers dans les séries ont été écrits, examinés, et illustrés presque tout ŕ fait par VITA Volunteer experts techniques sur un purement basis. volontaire que Quelques 500 volontaires ont été impliqués dans la production des 100 titres premiers publiés, en contribuant approximativement 5,000 heures de leur time. le personnel VITA a inclus Maria Giannuzzi et Leslie Gottschalk comme éditeurs, Julie Berman qui manie la composition et disposition, et Margaret Crouch comme directeur du projet.
C.J. Swet, l'auteur de ce papier, a une origine dans construire, et est consultant dans les technologies douces " solaires et autres ", avec accentuation spéciale sur le stockage d'énergie. Il a 20 années éprouvez en campagne d'énergie solaire, et a consulté sur l'énergie solaire et l'autre technologie appropriée projette dans développer countries. Il a publié plusieurs papiers sur énergie solaire et autre énergie sujets apparentés. Les Critiques Paul E. Dorvel, John, D. Furber, et Daniel Ingold sont aussi des en campagne des experts de energy. solaire Paul E. Dorvel est Directeur Associé actuellement Construisez dans le Pouvoir Division Systems de l'International Company. de l'ingénieur Il a plus de sept années éprouver en Afrique faisant étude de marché et ingénieur de maintenance pour micropump solaire l'irrigation systems. John D. Furber est Président d'Agréable Corporation du Logiciel de la vallée et Lumičre des étoiles Technology. D'énergie Il fréquemment conférences et consulte sur les technologies d'énergie solaires outre-mer. Daniel Ingold est un biophysicist en formant et un les recherches construisent ŕ Corporation de la Technologie Appropriée.
VITA est soldat, organisation sans but lucratif qui supporte des gens, travailler sur les problčmes techniques au pays en voie de développement. offres VITA l'information et assistance ont visé aider des individus et les groupes sélectionner et rendre effectif des technologies approprient ŕ leur situations. VITA maintient un Service de l'Enquęte international, un le centre de la documentation spécialisé, et un tableau de service informatisé de le volontaire consultants techniques; dirige des projets de champ ŕ long terme; et publie une variété de manuels technique et papiers. Pour plus d'information au sujet de VITA entretenit dans général, ou le la technologie a présenté dans ce papier, contact VITA ŕ 1815 Au nord La Rue Lynn, Suite 200, Arlington, Virginia 22209 USA.
I. L'INTRODUCTION
Ce papier examine systems de la pompe ŕ eau qui utilise radiation solaire comme une source directe d'énergie. que Nous semblons ŕ peu important ŕ l'origine candidatures rurales dans le Troisičme Monde oů la possibilité les avantages sont plus grands et l'économie prčs - terme paraît plus plus favorable. Deux approches techniques génériques pour l'eau solaire pomper systems sera examiné: (1) thermodynamique (dans qui l'énergie radiante est convertie pour chauffer en premier); et (2) photovoltaďque (dans qu'il est converti ŕ électricité en premier). Depuis la technologie photovoltaďque est plus műre, il est utilisé pour économique comparaisons avec autres méthodes de pomper de l'eau. Notre traitement de ce sujet complexe est nécessairement superficiel; le but est ŕ fournissez la perspicacité suffisante ŕ futurs utilisateurs pour déterminer si la pompe ŕ eau solaire est une option plausible pour leur la situation spécifique, et fournir un guide pour enquęte supplémentaire.
L'HISTOIRE
L'histoire de technologie de la pompe ŕ eau solaire thermodynamique va en arričre presque quatre cents années, quand deCaux du Solomon en France eau élevée pour une fontaine par l'expansion d'air solaire chauffé. Par le commencement de ce sičcle, beaucoup du rivaliser actuellement les concepts du dessin avaient déjŕ été explorés, et plusieurs qui promettent les tentatives ŕ commercialisation étaient en route quand l'activité s'est affaissée dű ŕ la venue du moteur ŕ combustion interne et bon marché fuels. commercial que Beaucoup de ce développement avait été visé ŕ candidatures relativement ŕ grande échelle. Ce n'était pas jusqu'ŕ le réapparition d'intéręt dans énergie solaire causée par les 1973-1974 embargo de l'huile que la plus grande attention a commencé ŕ ętre dirigé ŕ peu important candidatures rurales au pays en voie de développement.
() D'intéręt particulier au lecteur sérieux dans ce champ est le le travail définitif et complet fait dans conjonction avec le Développement des Nations unies Banque Programme/World Peu important Irrigation propulsée solaire qui Pompe Systems Project par Monsieur William Halcrow & Partenaires et le Développement de la Technologie Intermédiaire Groupez, Ltd. La référence la plus importante pour le futur l'utilisateur de la pompe solaire est Catalogue sur pompe ŕ eau Solaire (voyez la bibliographie).
Par contraste, le développement de pompes ŕ eau photovoltaďques a les candidatures rurales peu importantes lourdement accentuées depuis le 1960s. Pendant que les deux de ces approches techniques continuent ŕ műrissez, non plus peut ętre jugé fondamentalement supérieur toujours. La plupart de cependant, les efforts récents ont concentré sur photovoltaďque systems et une majorité d'expérience du fonctionnement du champ de la pompe solaire a été avec les installations photovoltaďques.
BESOINS SERVIS PAR LA TECHNOLOGIE
Les pompes ŕ eau solaires peuvent ętre utilisées pour irrigation, eau de communauté, fournissez, bétail arroser, et dans les plusieurs processus industriels. En principe ils peuvent ętre utilisés pratiquement n'importe oů, mais le plus plus les besoins irrésistibles et occasions sont trouvées dans le combustible - pauvre mais régions rurales soleil - riches du Troisičme Monde. que les pompes Solaires peuvent ętre aussi presque tout dimension, mais la plupart des petites fermes, villages, et troupeaux animaux au pays en voie de développement exigez puissance de sortie hydraulique de moins qu'un kilowatt. Beaucoup de ces utilisateurs potentiels est loin d'aussi une grille électrique ŕ économiquement robinet qui source d'énergie, et moteur pompe entraînée par réacteur a tendance ŕ ętre prohibitevely cher aussi comme peu fiable dű au haut coűt de combustible acheté et insuffisant entretien et capacités de la réparation.
Les pays en voie de développement exigent moins cher de plus en plus et plus méthodes fiables de pomper de l'eau qui ne compte pas sur annonce publicitaire supplies. d'énergie la pompe ŕ eau Solaire est une de plusieurs potentiellement les alternatives satisfaisantes qui aussi incluent vent arrosent, biomasse, animal, et pouvoir humain.
Le plus grand usage d'irrigation est exigé d'augmenter le rendement clairement d'exister la terre cultivée et autoriser la culture de pour l'instant land. Nearly marginal ou inutilisable tout ce supplémentaire l'irrigation doit utiliser de l'eau pompée, depuis la plupart du les sources disponibles d'eau gravité - nourrie sont déjŕ exploitées complčtement. Dans Troisičmes pays du Monde, la plupart a irrigué la terre est dans famille intrigues de quatre hectares plus petit que, une grande proportion de ceux-ci, ętre sous un hectare. Cet entraînement peut ętre supposé étendre aux terres pas cependant sous culture, depuis que les petites intrigues ont été trouvez pour ętre plus productif que grandes unités rurales quant ŕ cédez par hectare bien que plus demandant quant ŕ main-d'oeuvre l'entrée.
La demande journaličre pour l'eau de l'irrigation pompée varie dépendre largement sur le temps, taillez, étape d'augmentation, région, méthode d'eau, la distribution, et efficacité de la gestion de l'eau, avec maximum, valeurs qui alignent d'approximativement 20 ŕ 120 mčtres cubes par hectare par day. Water les sources incluent de l'eau de terre d'ouvert (a creusé) puits ou trous de forage qui sont de l'eau de la surface des rivičres, les étangs, ou les canaux, et typiquement ŕ profondeurs de deux ŕ 10 mčtres sous terre niveau. L'eau de l'irrigation est rarement extraite de profondeurs plus grand que 10 les mčtres parce que la valeur de ses avantages est rarement haut assez ŕ justifiez le coűt supplémentaire de puits plus profonds et pomper supplémentaires energy. ętre économiquement faisable pour les candidatures agricoles, le coűt d'eau délivré doit ętre plus petit que la valeur de les avantages ont obtenu ŕ travers usage de l'eau de l'irrigation, non plus, ŕ travers amélioré cčde ou en permettant ŕ plus de récoltes d'ętre grandi par year. En 1982 une norme globale pour le plafond du coűt pour eau délivrée au champ (pas ŕ la récolte) était US$0.06 approximativement par mčtre cube, bien que clairement le chiffre réel dans un particulier la situation dépendra du grand des récoltes, la candidature de champ, l'efficacité, et prix de marché. Si 60 pour cent des pompé l'eau est utilisée par la récolte elle-męme (une condition assez typique pour le monde sillonne), le plafond du coűt pour cette eau serait US$0.10 par mčtre cube.
La plupart des villages au pays en voie de développement ont moins que de 1,500 habitants, et dans beaucoup de ces villages le par personne eau la consommation est plus petit que les 40 ou plus de litres par jour jugé loin désirable d'un point de vue de la santé. UNE raison commune pour ce bas la consommation est que toute l'eau est tirée d'un seul bien, résulter en les lignes, et dans les plus grands villages, le besoin de porter l'eau distances considérables. Bien que le multiple ait dispersé des puits allégez ces problčmes, les sources polluées deviennent plus difficiles ŕ avoid. Ground l'eau est extraite de profondeurs habituellement de 30 mčtres ou plus parce que sa valeur pour consommation humaine est beaucoup de plus grand que que pour irrigation; vendeurs de l'eau dans développer les pays commandent souvent un prix équivalent ŕ plus que US$3.00 par mčtre cube pour 10 ŕ 30 litres par jour. Pour ceci la candidature, la faisabilité économique de pompe ŕ eau solaire est beaucoup moins d'un facteur que sa place compétitive relatif ŕ autres méthodes de pomper mécanisé.
Pour bétail arrosage dans les régions éloignées, quotidiennement demandez par tęte varie selon espčce et type de fourrage largement; approximativement 40 les litres sont assez représentant pour bétail de la laiterie. Dans récent années beaucoup de pompes du trou de forage moteur - commandées ont été installées pour ce but, pomper de profondeurs aussi bas que 30 mčtres. Donc, un le troupeau de bétail et un village de la męme population peut avoir les pompant puissances requises comparables. However, pour cette candidature, c'est souvent désirable d'avoir le multiple dispersé des pompes dans ordonnez de minimiser overgrazing approchez chaque abreuvoir. Ceux-ci les considérations accentuent le besoin pour pompes qui peuvent opérer sérieusement quand sans surveillance pour longues périodes de temps, et ce ne faites pas exigez des magasins du combustible solides ŕ chaque abreuvoir.
II. LES PRINCIPES OPÉRATIONNELS
Bien que pompe ŕ eau solaire thermodynamique et photovoltaďque les systems sont semblables dans cela que les deux sont propulsés conceptuellement directement par radiation solaire, leurs principes opérationnels sont complčtement different. La discussion suivante met en valeur le distinctif traits de ces systems.
SYSTEMS THERMODYNAMIQUE
Les systems tout thermodynamiques utilisent un collecteur solaire pour convertir solaire radiation pour chauffer et un moteur de la chaleur pour convertir la chaleur ŕ mécanique pouvoir pour pumping. Dans les moteurs de la chaleur un fluide ou le gaz absorbe chauffez ŕ une température supérieure qui le cause d'étendre; il alors contrats sur déménagement de la chaleur ŕ une température inférieure. Cette expansion et la contraction est harnachée pour déplacer un échanger piston dans un cylindre, ou il peut étendre contre une turbine la roue.
Représentez 1 illustre les courants d'énergie de base, en montrant qualitativement
la température nécessaire différentiel ŕ travers le moteur de la chaleur et les pertes inévitables ont associé avec chaque étape du process. Des deux températures indiquées, l'inférieur ne peut pas soyez inférieur que cela de l'eau pompée ŕ qui l'inutilisable la chaleur dégradée est repoussée typiquement, pendant que le supérieur est en grande partie contrôlé par le type de collecteur. Increasing le la température supérieure (dans limites pratiques) augmentations le total l'efficacité du system et réduit la dimension du collecteur exigée, mais habituellement au coűt de plus grande complexité ou plus cher materials. Cela a caractérisé la boîte de l'approche conceptuelle largement ayez beaucoup d'incarnations différentes, avec les plusieurs types et les combinaisons, de collecteurs, fluides actifs, le moteur de la chaleur fait du vélo, moteurs, et pompes, comme discuté dans Section III.
SYSTEMS PHOTOVOLTAĎQUE
Ces systems exploitent l'effet photovoltaďque pour convertir solaire radiation ŕ électricité du courant continu qui propulse un ŕ moteur pump. dans qu'UNE disposition du system photovoltaďque de base est montrée Représentez 2. conversion Photovoltaďque se produit quand chutes légčres sur un
amincissez, la matičre plate a appelé une cellule solaire. Un côté de la cellule devient électriquement positif, et l'autre électriquement plaque négative. C'est un effet transistorisé, électronique. Like un transistor, la cellule solaire n'a pas de pičces mobiles excepter des électrons.
Les explications détaillées de ces principes opérationnels peuvent ętre trouvées dans les publications inscrites dans la bibliographie. Aussi long que chutes de la lumičre sur la cellule, les électrons coulent comme un courant électrique ŕ travers un circuit externe qui contient le motor. les cellules solaires Individuelles sont connectées des ficelles ŕ en série obtenez le voltage de la production désiré. Les Série ficelles peuvent ętre connectées dans parallčle obtenir le courant de la production désiré d'un module. Plusieurs modules sont interconnectés alors et sont montés. Courant de la production de la collection photovoltaďque et pouvoir--au voltage de l'ampleur est constant--variez avec irradiance solaire linéairement. L'Efficacité
et baisse de la puissance de sortie avec température cellulaire croissante sur le ordre de 0.5 pour cent par [degrés] C au-dessus de 28 [degrés] C.
Représentez 3 spectacles les données de rendement des composants
d'un pompant system photovoltaďque typique, illustrer l'importance d'égaler adéquat de la source de l'electical et l'hydraulique chargez sur une gamme de conditions d'exploitation. Quelque facultatif composants et configurations de ces systems sont discutées dans Coupez III.
III. DESIGN VARIATIONS
SYSTEMS THERMODYNAMIQUE
La plupart du systems peu important qui a été développé l'au-delŕ l'usage de l'étape du prototype cycles Rankine semblable ŕ celui montré schématiquement dans Chiffre 4, avec les fluides actifs organiques tel que
Freon 11 et moteurs ŕ mouvement alternatif ŕ faible débit qui directement conduisent le piston pumps. Beaucoup de régions du développement sont familičres avec Rankine systems ŕ cause d'expérience avec les machines ŕ vapeur. fonctionnement Organique les fluides peuvent produire la chaleur supérieure efficacités de la conversion ŕ - travail que la vapeur ŕ températures jusqu'ŕ leur stabilité limite de approximativement 150 [degrés] C, mais le soin extręme doit ętre pris pour assurer zéro fuite depuis que les petites quantités męmes rendent incapable le system et recharger est difficile dans le field. qu'UN moteur ŕ mouvement alternatif est virtuellement le seul choice, depuis que les turbines et extenseurs rotatifs sont excessivement cher dans les petites dimensions d'intéręt. Slow-speed échanger (piston) les pompes ont tendance ŕ ętre plus effectif que pompes centrifuges ultra-rapides conventionnelles ŕ tętes plus grand que approximativement 10 mčtres, bien que pompes centrifuges de l'étape seules (lequel est facile de faire) est bien conveni pour irrigation de trčs basse tęte.
Les system ont représenté dans Chiffre 4 qui a été conçu par un finnois la compagnie, a un enrichissement de les minerais du dépression - type collecteur solaire qui suit le soleil en tournant au sujet d'un axe de sud nord horizontal. Le soleil suivre est automatique, propulsé par le poids inégal de, Freon solaire chauffé et contrôlé par une ombre du soleil montée sur le le collecteur, mais l'orientation doit ętre réinitialisée chaque jour manuellement. Le collecteur a une 12 ouverture du mčtre carré, en occupe 16.5 mčtres carrés d'espace moulu, et pčse 170 kilograms. Tout de les autres composants de terre précitée occupent un 0.4 volume du mčtre cube et pčse approximativement 50 kilogrammes. L'Aluminium est utilisé pour largement réduction du poids et résistance ŕ la corrosion. Ŕ un Freon température de 107 [degrés] C le canal distributeur rapporté est approximativement deux litres par seconde (40 mčtres cubes approximativement équivalents ŕ par jour si la pompe opčre huit heures) contre une pompant tęte totale de 14 meters. Le taux rapporté est presque cinq litres par seconde (100 mčtres cubes par jour) contre une tęte de trois mčtres. Le l'emplacement de la pompe au-dessus de - terre limite l'usage de ce system ŕ puits peu profonds ou sources de l'eau de la surface qui impliquent la succion soulčvent non plus grand qu'approximativement huit mčtres.
Un quelque peu le semblable system d'Allemagne de l'Ouest a approximativement 40 carré mčtres de collecteurs de la plaque plats stationnaires qui peuvent chauffer le Freon 11 fluide du fonctionnement ŕ approximativement 90 [degrés] C. que Sa pompe peut ętre localisée au-dessous niveau et est adaptable aux puits jusqu'ŕ 60 mčtres profondément. Le tester préliminaire en Inde indique un canal distributeur de 40 mčtres cubes par jour contre total qui pompe des tętes de 15 ŕ 20 meters. La pompe est classée selon la grosseur pour autoriser la plus grande production quand plus grand les collecteurs sont utilisés.
L'eau (vapeur) a des avantages importants comme un cycle Rankine fluid. actif Il peut ętre utilisé ŕ températures supérieures qu'est possible avec les fluides organiques, accomplir des efficacités supérieures. Aussi, les conséquences de fuite sont moins sévčres loin. Un Indien l'entreprise a développé un uniflow de 2 kilowatts vapeur ŕ mouvement alternatif moteur propulsé par un collecteur de la dépression du réflecteur de la bande du verre. Cependant, les températures supérieures exigent plus grand optique et traquant précision qui augmente la région du collecteur du coűt unitaire et a tendance ŕ compenser la fragmentation mécanique fait possible par amélioré efficiency. La compétitivité économique de haute température Rankine font du vélo des pompes solaires est encore un sous lutte.
Stirling font du vélo les moteurs de la chaleur offrent le plus prometteur peut-ętre moyens d'exploiter les surchauffages męmes (plus de 500 [degrés] C) cela peut ętre obtenu avec les collecteurs de la convergence du point, tel que parabolique critiquez reflectors. Sunpower Inc. aux États-Unis a développé un piston libre moteur Stirling avec une pompe du diaphram intégrante, utilisant hélium comme le fluide actif. Dans épreuves par le fabricant avec une entrée thermique solaire simulée de 1 kilowatt (correspondre ŕ la production d'un plat approximativement 1.4 mčtres dans diamčtre), le moteur Stirling a délivré 2 litres par seconde ŕ 560 [degrés] C contre une tęte de quatre mčtres. Ŕ sa présente étape de développement, cependant, il est endommagé facilement, et les résultats de l'épreuve ont été disappointing. Une autre Stirling moteur pompe prometteuse est le Fluidyne " system du piston liquide qui est développé par un autre indien la compagnie, mais aucune version solaire n'a été démontrée toujours.
Beaucoup d'autre qui intrigue techniquement et systems potentiellement utile a été ou est développé, en incluant:
1. plus petit systems Rankine organique; 2. trčs petit (approximativement 25 watts) vapeur systems Rankine;
3. une vapeur organique pompe ŕ piston liquide;
4. un air chauffé pompe ŕ piston liquide;
5. une basculant pompe du moteur de la poutre ŕ bascule fluide; et
6. que les plusieurs systems de l'état solide ont basé sur " les métaux de la mémoire," Les polymčres , et l'expansion différentielle de bimétal démonte.
Quelques-uns de ces systems sont devenus commercialement disponibles, mais il doit ętre accentué qu'aucun d'eux (ou des autres concepts décrit au-dessus) est su pour avoir subi avec succčs le tester étendu sous conditions de champ qui caractérisent un le produit műr.
Capacité de fabriquer et réparation que la telle technologie dépend souvent sur le region. Le plusieurs systems qui est développé dans pour l'instant L'Inde serait fabriquée vraisemblablement lŕ, et un Indien affiliez de l'Allemand de l'ouest la compagnie évalue la possibilité de produire tout ou partie du system allemand localement. Ce ne signifiez pas, pourtant, que ces systems de dessin indien pourraient ou serait fabriqué dans le Troisičme Monde ailleurs. Supporter cadres, échangeurs de chaleur conventionnels, et quelques types de les collecteurs pourraient ętre faits et pourraient ętre réparés dans beaucoup de pays en voie de développement, mais moteurs ŕ mouvement alternatif et pompes ŕ piston de haute efficacité demandez des tolérances proches qui ne peuvent pas ętre réalisables aisément avec compétences disponibles et matériel.
SYSTEMS PHOTOVOLTAĎQUE
Plusieurs types et dimensions de systems photovoltaďque sont disponibles commercialement, dans plusieurs étapes de développement du produit qui multiplication logique la gamme de pomper des besoins a esquissé dans Section je. Le considérable concevez les variations de ces systems sont moins et plus facilement présenté que ce du relativement immature thermodynamique approach. sur que Ces variations centrent principalement:
1. le choix de matičre de la cellule solaire;
2. le choix entre stationnaire et soleil - suivant solaire range;
3. le choix entre planaire et concentrer solaire range;
- le type de moteur électrique;
5. le type de pompe; et
6. la méthode d'assortiment du source/load.
Les systems tout commercialement disponibles utilisent silicium cristallin solaire les cellules, de non plus le monocristal ou polycrystal type. Other les types de cellules solaires qui peuvent ętre moins chčres sont sous development. Ceux-ci utilisent des couches minces de matičres du semi-conducteur, tel que silicium amorphe ou jaune de cadmium. Currently disponible les collections solaires produisent 100 watts par mčtre carré sous en gros le la plupart du conditions. favorable que les pompant besoins Spécifiques n'influencent pas le choix parmi ces dessins en concurrence.
Dans la plupart du systems les collections solaires ont une orientation fixe; ils est incliné vers l'équateur ŕ un angle qui maximise en permanence collection d'énergie pendant la saison de demande maximale (ou pour l'année si la demande est assez constante). C'est le plus simple et la plupart de la configuration accessible, mais pas nécessairement le moins cher quant ŕ coűt unitaire d'eau délivrée. Ŕ légčrement plus grand coűt primitif et complexité, l'orientation peut que soit ajusté plusieurs fois pendant le jour manuellement, en augmentant de cette façon la production journaličre par jusqu'ŕ 30 pour cent. que Cela a tendance ŕ ętre la main-d'oeuvre du manuel ŕ la condition que rentable est disponible et est bon marché pour irrigation trčs saisonničre applications. Si le le system est utilisé sur la plupart de l'année, une poursuite complčtement automatique, l'appareil peut ętre justified. Bien que les tels systems n'aient pas cependant précision suffisante démontrée sous conditions de champ, quelques-uns expérience du fonctionnement du champ récente avec Freon gravité - commandé les traqueurs en pompant systems ont encouragé. (*)
Aussi long que les cellules solaires restent l'article du coűt dominant il y a un motivation réduire la région exigée ŕ travers soleil suivre pas seul mais aussi ŕ travers concentrer l'intercepté solaire radiation. La baisse du coűt dű ŕ réduction de région cellulaire supplémentaire a tendance ŕ ętre compensé par le coűt ajouté de concentrer des optiques et le besoin pour refroidir des cellules et poursuite plus précise mieux. Si les prix cellulaires solaires diminuent comme prédit, la motivation devenez beaucoup moins irrésistible.
Les moteurs du courant continu de l'aimant permanent sont les utilisé le plus communément pompez des conducteurs pour systems peu important. Les courant alternatif moteurs coűtez moins mais est beaucoup moins effectif dans les dimensions d'intéręt. Les vérins linéaires ont été utilisés pour conduire des pompes ŕ piston, mais le le concept exige plus de développement considérablement. Beaucoup du les moteurs du courant continu dans usage du courant sont du conventionnel type de la brosse qui est effectif mais a conveni pour submergé pauvrement opération et remplacement de la brosse des besoins aprčs chaque peu de mille
* Voyez Dankoff par exemple, W., " Pomper de l'Eau, " Âge Solaire, février, 1984, pp. 29-35.
heures d'use. courant continu du brushless Électroniquement - Commutated les moteurs trouvent la faveur parce qu'ils exigent moins d'entretien et est adapté ŕ opération submergée plus aisément, bien que ils sont légčrement moins effectifs.
Les pompes centrifuges unitaires sont fréquemment utilisées quand le total pomper la tęte est des 10 mčtres plus petit que, et est l'un ou l'autre auto - amorçant ou (si l'ascenseur de la succion est trop grand) submergé. Avec les puits ouverts ou les sources de l'eau de la surface, ces pompes et les moteurs peuvent flotter, minimiser l'ascenseur de la succion de cette façon. Pour les tętes supérieures, non plus, le déplacement centrifuge ou positif ŕ plusieurs étapes (piston ou progressif la cavité) les types sont trčs effectifs. Si la pompe est précitée fondez ou flotter, il est associé au moteur habituellement attentivement; si submergé, la pompe peut ou ętre associée attentivement ŕ un submersible le moteur ou conduit par un puits vertical. déplacement Positif les pompes sont submergées sauf dans cas oů l'ascenseur est ordinairement petit mais la pompant tęte totale est haute.
Les pompes centrifuges unitaires peuvent ętre faites avec tęte capacité les caractéristiques qui assez attentivement la collection solaire voltage courant les caractéristiques, afin que la collection puisse opérer ŕ prčs - sommet efficacité sur une grande gamme de conditions d'exploitation. Ce égaler ne peut pas avoir lieu avec ŕ plusieurs étapes centrifuge ou positif le déplacement pumps. Pour systems qui n'est pas fondamentalement compatible ŕ cet égard, c'est possible d'installer un électronique appareil de l'adaptation d'impédance entre la collection et le moteur cela optimisera la charge sur la collection automatiquement. Ceux-ci appareils, traqueurs de la prise de courant maximaux appelés ou pouvoir du maximum les contrôleurs (MPCs), augmentera le quotidien a pompé production et volonté autorisez pomper pour commencer sous bas irradiance du moring. pouvoir Maximal les contrôleurs ajoutent ŕ la complexité et coűt d'un system, de plus, ŕ créer une cinq puissance consommé pour cent approximative sur le les Indications array. sont ces MPCs sont trčs rentables dans systems sur approximativement capacité maximum d'un kilowatt. En dessous ce niveau, ce peut ętre plus rentable de substituer la capacité de la collection supplémentaire pour un MPC.
La production locale de presque tous composants excepte les cellules solaires paraît possible dans beaucoup de pays en voie de développement. (*) l'Inde et le Brésil a commencé la fabrication cellulaire et quelques autres pays considčrent l'assemblée de modules de cellules importées. Depuis solaire la technologie cellulaire avance si rapidement, et choix cruciaux parmi le candidat les matičres semiconducteur ont pour ętre fait toujours,
(*) Pour une discussion profonde de la possibilité pour production locale, voyez Peu important Solaire a Propulsé Pomper Systems: La Technologie Son Économie et Avancement, par William Halcrow et Les partenaires, et Pouvoir de la Technologie Intermédiaire, Ltd., et son supporter documents ŕ propos de fabrication de pompes ŕ eau solaires dans les pays moins développés (juin 1983).
ce peut ętre prudent pour la plupart du Troisičme Monde attendre le apparition d'approches du dessin clairement supérieures avant d'investir dans production facilities. autre que cellules solaires, le plus plus les articles douteux pour fabrication locale potentielle paraissent ętre pompes ŕ piston, ŕ cause de leurs tolérances de l'usinage proches.
IV. COMPARING LES ALTERNATIVES
Pour gagner l'acceptation répandue, les pompes ŕ eau peu importantes ne pas seulement délivrez de l'eau ŕ un coűt en dessous la valeur de cette eau; ils devez faire aussi donc ŕ un coűt inférieur que méthodes alternatives de pompant water. plus proéminent parmi l'actuellement disponible les alternatives sont diesel ou moteurs du kérosčne, pouvoir du vent, animaux, et humans. UNE bonne base pour les comparer avec solaire est le le volume du coűt unitaire d'eau a délivré sous comme conditions sur un męme nombre d'années. de que Cela prend en considérations du compte acheter, financer, la distribution, installation et démarrage, alimentent, opérer et main-d'oeuvre de l'entretien, réparations, et replacements. Dans Études du Programme du Développement des Nations unies, coűts comparatifs, d'eau délivrée a été estimé pour irrigation, village, le service de les eaux, et bétail qui arrose au Kenya, Bangladesh, et Thaďlande (voyez la bibliographie).
Basé sur 1982 prix, quelques résultats typiques sont montrés dans Chiffres 5, 6, 7, et 8.
Il y a beaucoup de qualifications ŕ ces résultats, trop nombreux et complexe pour exposition ici. qu'Il doit ętre pointé dehors, pourtant, que les dépens solaires sont basés sur photovoltaďque systems dans que l'article du coűt dominant est le module solaire ŕ son 1982 prix d'au sujet d'US$8 / watt maximum. que le prix est possible ŕ devenez beaucoup inférieur dans quelques années, faire l'option solaire, plus compétitif. It devrait aussi ętre noté que le d'une maničre attrayante les bas dépens du pouvoir du vent sont basés sur les vélocités du vent de la moyenne moyennes pour chaque pays; dans ces pays il y a des régions avec wind. totalement inadéquat Les dépens pour pouvoir de l'animal sont quelque peu optimiste parce qu'ils n'incluent pas le coűt de détourner animaux d'autres activités, et le " bas cas " coűts diesel est basé sur unrealistically valeurs optimistes pour combustible coűté et consumption. Avec ces points dans esprit il paraît assez effacement que dans quelques années solaire sera assez compétitif dans le plus régions ensoleillées qui ont peu de vent.
GLOSSAIRE DE TERMES
Aperature. La région de la collection solaire.
Critiquez collector. Un dans que la surface réflectrice est un paraboloid de révolution qui concentre radiation solaire directe sur un amortisseur ŕ son point. Usually focal pour Températures au-dessus de 250 [degrés] C, avec poursuite de deux axes.
Drawdown. La distance le niveau d'eau dans un bien est temporairement a baissé en pompant.
La plaque plate collector. Un solaire dans que l'ouverture est essentiellement identique ŕ la région de la surface de l'amortisseur, le la surface absorbante est essentiellement planaire, et aucune concentration est employed. Usually pour les températures en dessous 100 [degrés] C.
La production hydraulique power. Le pouvoir donné par la pompe au arrosent, proportionnel au produit du débit et le additionnent pomper head. Dans les watts, litres approximativement égaux ŕ par appuient des mčtres des temps chronomčtre dix.
Irradiance (intensité de la radiation). La densité de flux d'énergie dans le radiation solaire, habituellement exprimée dans les watts par mčtre carré.
Head. statique La distance verticale entre la source de l'eau nivellent ŕ aucun courant et le point de décharge.
La succion lift. La hauteur de que l'eau doit ętre soulevée le source niveau ŕ la pompe.
Total qui pompe head. La hauteur de refoulement pompage plus moins-value et pression du courant Pertes dans jouer.
La dépression collector. Un avec un refléter parabolique cylindrique glacent que concentre radiation solaire directe sur un L'amortisseur (habituellement un tube) ŕ son line. Usually focal pour Températures de 100 [degrés] ŕ 250 [degrés] C, traquer approximativement un axe.
System total efficiency. La fraction de radiation solaire interceptée qui fait connaître pomper l'énergie ŕ l'eau, c.-ŕ-d., pompe puissance de sortie hydraulique aperture/irradiance unitaire.
BIBLIOGRAPHY/SUGGESTED READING LISTE
Halcrow, William et Partenaires, et Pouvoir de la Technologie Intermédiaire, LTD. Small-scale Solaire a Propulsé Pomper Systems: La Technologie, Son Économie et Avancement (Développement des Nations unies Programme Projet GLO/80/003) . Washington, D.C. Monde
La Banque , juin 1983. Disponible ŕ travers la Banque du Monde, le long de avec les documents ŕ l'appui suivants:
1. Essais de valeur d'emploi sur pompant systems photovoltaďque amélioré 2. évaluation Economique de pompes ŕ eau solaires 3. Possibilité pour amélioration de pompant systems photovoltaďque 4. Review de pompant systems thermodynamique solaire 5. Manufacture de pompes ŕ eau solaires au pays en voie de développement
Irrigation Propulsée Solaire peu importante qui Pompe Systems (Projet du Programme du Développement des Nations unies GLO/78/004, Phase je rapporte) . Washington, D.C.,: Monde Banque, juillet 1981. See aussi Irrigation Propulsée Solaire Peu importante qui Pompe System Révision Technique et Economique (septembre 1981), amplifier ce rapport.
Catalogue sur pompe ŕ eau Solaire (Développement des Nations unies Programme Projet GLO/80/003) . Washington, D.C.,: La Monde Banque, février 1984. Ce catalogue directement adresses les questions concrčtes et méthodes de sélectionner, évaluer, et spécifier un system de la pompe ŕ eau solaire.
Kreider, J., et Kreith, F., eds. Handbook. New York D'énergie Solaire: McGraw Colline, 1981. que Le lecteur est fait référence au suivre, Les chapitres :
Chapitre 1 pour histoire de pompe ŕ eau thermodynamique solaire Chapitre 7 pour non - enrichissement de les minerais collecteurs solaire thermiques Chapitre 8 pour les collecteurs de la concentration intermédiaires Chapitre 9 pour les hauts collecteurs de la concentration Chapitre 22 pour les moteurs de la chaleur propulsés solaires Chapitre 24 pour photovoltaics
McNelis, ed. United Royaume Section d'Énergie Solaire Internationale La Société . Débats de Conférence sur Énergie Solaire pour Développer Pays , Volume sur Réfrigération et pompe ŕ eau. Londres: ISES, janvier 1982.
Le Programme du Développement des Nations unies; Banque du Monde; et Philippines Ministčre de Débats Energy. d'Ateliers en Pompant Solaire ŕ Countries. Washington En voie de développement, D.C.: Monde Banque, juin, 1981.
LISTE PARTIELLE DE FOURNISSEURS ET FABRICANTS OF POMPE Ŕ EAU SOLAIRE SYSTEMS
SYSTEMS THERMODYNAMIQUE (pas produits nécessairement műrs):
Dornier Rankine organique plaque plate, Postfach 1360 env. production de 500 watts 7990 Friedrichshafen 1 RÉPUBLIQUE FÉDÉRALE D'ALLEMAGNE
Grinakers fluide qui bascule le moteur de la poutre, c/o A. de Bičre plaque plate, env. 200 watts, P.O. Empaquetez-en 349 Rosslyn 0200 RÉPUBLIQUE D'AFRIQUE DU SUD
Grinakers fluide qui bascule le moteur de la poutre, c/o Pelegano Village Industries plaque plate, env. 200 watts, P.O. Box 464 Gaborone BOTSWANA
Wrede - Ky dépression Rankine organique P.O. Empaquetez 42 production de 300 watts env. SF-02701 KAUNIANEN FINLANDE
SYSTEMS PHOTOVOLTAĎQUE (commercialement disponible et assez műr):
AEG--TELEFUNKEN UND RAUMFAHRTTECHNIK NEUE TECHNOLOGIEN Industriestrasse 29 2000 Wedel, Holstein, RÉPUBLIQUE FÉDÉRALE D'ALLEMAGNE
Aerimpianti S.p.A. Par Bergano, 21 20135 Milano ITALIE
ARCO Solar, Inc. 20554 Rue Plummer Chatsworth, Californie 91311 USA
A.Y. McDonald Corp. P.O. Empaquetez-en 508 Dubuque, Iowa 52001 USA
Baker - Monitor 133 entreprise St.. Evansville, Wisconsin 53536 USA
Briau BP 43 37009 visites FRANCE
Grundfos Pump Corp. 2555 Clovis Ave. Clovis, Californie 93612 USA
Heliodinamica Caixa Postal 8085 Sao Paulo 01000 BRÉSIL
Intersol Power 11901 Avenue du Cčdre ouest Lakewood, Colorado 80228 USA
Les Frčres du jacuzzi 11511 nouveau Benton Hwy. Peu Balancez, Arkansas 72201 USA
Mobil Corp D'énergie Solaire. 16 hickory Dr. Waltham, Massachusetts 02254 USA
Pompes Gitnard Etablissements 179, boulevard Saint Denis 92402 Courbevoie FRANCE
Philippe GmbH, Unternehmensbereich Licht, UND ANLAGEN-ENERGIE-SYSTEME Monckebergstrasse 7 2000 Hambourg 1 RÉPUBLIQUE FÉDÉRALE D'ALLEMAGNE
Solaire Électrique International La Porte de 31 reine Anne Londres, SW1H 9BU, ANGLETERRE
L'Usage solaire Maintenant Inc. Empaquetez-en 306 420 Tiffin St. de l'est. Bascom Ohio USA
Solarex Corp. 1335 Piccard Dr. Rockville, Maryland 20850 USA
Solavolt International 3646 E. Atlanta Ave. Le phénix, Arizona 85040 USA
Solec International 12533 Avenue Chadron Hawthorne, Californie 90250 USA
Corp tri - solaire. 10 DeAngelo Dr. Bedford, Massachusetts 10730 USA
Virden Perma-Bilt 2821 Mays Ave. Amarillo, Texas 79109 USA
L'Atelier Windlight P.O. Empaquetez-en 6015 Santa Fe, Nouveau Mexique 87502 USA