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ISBN #0-86619-220-4
PREFACE
Este papel é um de uma série publicada por Voluntários dentro Técnico Ajuda para prover uma introduçăo a estado-de-o-arte específica tecnologias de interesse para pessoas em países em desenvolvimento. É pretendida que os documentos săo usados como diretrizes para ajudar pessoas escolhem tecnologias que săo satisfatório ŕs situaçőes deles/delas. Năo é pretendida que eles provęem construçăo ou implementaçăo săo urgidas para as Pessoas de details. que contatem VITA ou uma organizaçăo semelhante para informaçăo adicional e ajuda técnica se eles achado que uma tecnologia particular parece satisfazer as necessidades deles/delas.
Foram escritos os documentos na série, foram revisados, e foram ilustrados quase completamente por VITA Volunteer os peritos técnicos em um puramente basis. voluntário Uns 500 voluntários eram envolvidos na produçăo dos primeiros 100 títulos emitidos, enquanto contribuindo aproximadamente 5,000 horas do time. deles/delas o pessoal de VITA incluiu Maria Giannuzzi e Leslie Gottschalk como editores, Julie Berman que controla typesetting e plano, e Margaret Crouch como gerente de projeto.
C.J. Swet, o autor deste papel, tem um fundo criando, e é um consultor em tecnologias suaves " solares e outras ", com ęnfase especial em armazenamento de energia. Ele tem 20 anos experimente no campo de energia solar, e consultou em energia solar e outra tecnologia apropriada projeta desenvolvendo countries. Ele publicou vários documentos em energia solar e outra energia relacionou tópicos. Revisores de Paul E. Dorvel, John, D. Furber, e Daniel Ingold também săo os peritos no campo de energy. Paul E solar. Dorvel é atualmente o Diretor Associado Crie na Divisăo de Sistemas de Poder do Internacional Company. criando Ele tem mais de sete anos experimentar na África pesquisa de mercado fazendo e campo que criam para micropump solar irrigaçăo systems. John D. Furber é o Presidente de Agradável Corporaçăo de Software de vale e Energia de Luz estrelada Technology. Ele freqüentemente conferęncias e consulta para o ultramar em tecnologias de energia solares. Daniel Ingold é um biophysicist treinando e um engenheiro de pesquisa a Corporaçăo de Tecnologia Apropriada.
VITA é uma organizaçăo privada, sem lucro que apóia as pessoas trabalhando em problemas técnicos em países em desenvolvimento. ofertas de VITA informaçăo e ajuda apontaram a ajudar os indivíduos e grupos para selecionar e tecnologias de instrumento destinam o deles/delas situations. VITA mantém um Serviço de Investigaçăo internacional, um centro de documentaçăo especializado, e uma lista computadorizada de voluntário os consultores técnicos; administra projetos de campo a longo prazo; e publica uma variedade de manuais técnicos e documentos. Para mais informaçăo sobre VITA conserta em geral, ou o tecnologia apresentou neste papel, contato VITA a 1815 Nortes Rua de Lynn, Apartamento 200, Arlington, Virgínia 22209 E.U.A..
I. INTRODUÇĂO DE
Este papel examina água que bombeia sistemas que usam radiaçăo solar como uma fonte direta de energia. que Nós olhamos principalmente a em pequena escala aplicaçőes rurais no Terceiro Mundo onde o potencial benefícios săo maiores e as economias de próximo-termo parecem mais mais favorable. Duas aproximaçőes técnicas genéricas para água solar bombeando sistemas serăo examinadas: (1) termodinâmico (em qual a energia brilhante é convertida para aquecer primeiro); e (2) photovoltaic (em qual é convertido primeiro a eletricidade). Desde tecnologia de photovoltaic é mais madura, é usado para econômico comparaçőes com outros métodos de bombear água. Nosso tratamento deste assunto complexo é necessariamente superficial; a pontaria é proporcione para os usuários previdentes perspicácia suficiente determinar se água bombear solar é uma opçăo plausível para o deles/delas situaçăo específica, e fornecer um guia para investigaçăo adicional.
HISTÓRIA
A história de água solar termodinâmica que bombeia tecnologia vai atrás quase quatrocentos anos, quando deCaux de Solomon na França água elevada para uma fonte pela expansăo de ar solar-aquecido. Pelo começo deste século, muitos do competir atualmente já tinham sido explorados conceitos de desígnio, e vários prometendo tentativas a comercializaçăo eram a caminho quando atividade baixou devido ao advento da máquina de combustăo interna e fuels. comercial barato que Muito deste desenvolvimento tinha sido apontada a relativamente amplas aplicaçőes. năo era até o ressurgimento de interesse em energia solar causada pelos 1973-1974 embargo de óleo que maior atençăo começou a ser dirigida a em pequena escala aplicaçőes rurais em países em desenvolvimento.
* De interesse particular para o leitor sério neste campo é + o trabalho definitivo e inclusivo feito em conjunçăo com o Desenvolvimento de Naçőes Unidas Programme/World Bank Em pequena escala Irrigaçăo solar-dada poder a que Bombeia Sistemas Projeta por Senhor William Halcrow & os Sócios e o Desenvolvimento de Tecnologia de Intermediário Se agrupe, Ltd. A referęncia mais importante para o previdente usuário de bomba solar é Manual em Água Solar que Bombeia (veja bibliografia).
Em contraste, o desenvolvimento de bombas de água de photovoltaic tem aplicaçőes rurais em pequena escala pesadamente enfatizadas desde o 1960s. Enquanto ambos estas aproximaçőes técnicas continuam amadureça, nem ainda pode ser julgada o superior de inherently. a Maioria de porém, os recentes esforços concentraram em photovoltaic sistemas e uma maioria de campo de bomba solar experięncia operacional esteve com instalaçőes de photovoltaic.
NECESSIDADES SERVIDAS PELA TECNOLOGIA
Podem ser usadas bombas de água solares para irrigaçăo, água de comunidade, proveja, gado molhando, e em processos industriais vários. Em princípio eles podem ser usados virtualmente em qualquer lugar, mas o mais mais necessidades constrangedoras e oportunidades săo achadas dentro o combustível-pobre mas áreas rurais sol-ricas do Terceiro Mundo. que bombas Solares também podem ser quase qualquer tamanho, mas a maioria das fazendas pequenas, aldeias, e rebanhos animais em países em desenvolvimento requeira poder de produçăo hidráulico de menos que um kilowatt. longe do que Muitos destes usuários potenciais também săo uma grade elétrica para economicamente torneira que fonte de poder, e máquina-dirigida bombeando tende a ser como bem prohibitevely caro como incerto devido ao custo alto de combustível comprado e insuficiente manutençăo e capacidades de conserto.
Países em desenvolvimento crescentemente requerem menos caro e mais métodos seguros de bombear água que năo confia em comercial energia supplies. água bombear Solar é potencialmente um de vários alternativas satisfatórias que também incluem vento molham, biomassa, animal, e poder humano.
Maior uso de irrigaçăo é precisado aumentar o rendimento claramente de terra cultivada existindo e permitir cultivo agora de land. Nearly marginal ou inutilizável tudo isso adicional irrigaçăo terá que usar água bombeada, desde a maioria do já săo exploradas completamente fontes disponíveis de água gravidade-alimentada. Em Terceiros países Mundiais, irrigou a maioria terra está em família enredos de menos de quatro hectares, uma proporçăo grande destes, pode ser esperada que estando debaixo de um hectare. Esta prática estendam para terras năo contudo debaixo de cultivo, desde que enredos pequenos foram ache para ser mais produtivo que unidades de agricultura grandes em termos de renda por hectare embora mais exigindo em termos de trabalho contribuiçăo.
Diariamente demanda para água de irrigaçăo bombeada varia, enquanto dependendo amplamente na estaçăo, semeie, fase de crescimento, regiăo, método de água, distribuiçăo, e efetividade de administraçăo de água, com máximo, valores que variam de aproximadamente 20 a 120 metros cúbicos por hectare por day. Water fontes incluem água de chăo de aberto (cavou) poços ou boreholes que é água de superfície de rios, lagoas, ou canais, e tipicamente a profundidades de dois a 10 metros debaixo de nível de chăo. Raramente é água de irrigaçăo de profundidades maior que 10 metros porque o valor de seus benefícios raramente é alto bastante para justifique o custo extra de poços mais fundos e bombeando adicionais energy. para ser economicamente possível para aplicaçőes agrícolas, + custo de água entregado deve ser menos que o valor de os benefícios obtiveram por uso da água de irrigaçăo, ou, por rendimentos melhorados ou habilitando mais colheitas a ser crescidas por year. Em 1982 uma norma global para o teto de custo para água entregada para o campo (năo para a colheita) era aproximadamente US$0.06 por metro cúbico, embora claramente a figura atual em um particular situaçăo dependerá das colheitas crescidas, a aplicaçăo de campo, eficięncia, e preços de mercado. Se 60 por cento dos bombearam água é usada pela própria colheita (uma condiçăo bastante típica para sulcos de terra), o teto de custo para aquela água seria US$0.10 por metro cúbico.
A maioria das aldeias em países em desenvolvimento tęm menos que 1,500 habitantes, e em muitas dessas aldeias a água per capita consumo é longe menos que os 40 ou mais litros por dia julgado desejável de um ponto de vista de saúde. UMA razăo comum para este baixo consumo é que toda a água é tirada de um único bem, resultando em linhas, e em aldeias maiores, a necessidade para levar água distâncias consideráveis. Embora múltiplo poços espalhados alivie estes problemas, fontes poluídas ficam mais difíceis para avoid. Ground é normalmente água de profundidades de 30 metros ou mais porque seu valor para consumo humano é muito maior que que para irrigaçăo; os vendedores de água desenvolvendo países comandam freqüentemente um preço equivalente para mais que US$3.00 por metro cúbico para 10 a 30 litros por dia. Para isto aplicaçăo, a viabilidade econômica de água bombear solar é muito menos um fator que sua posiçăo competitiva relativo para outros métodos de bombear mecanizar.
Por gado-molhar em áreas remotas, diariamente exija por cabeça varia, enquanto dependendo amplamente de raça e tipo de forragem; aproximadamente 40 litros săo bastante o representante para gado de leiteria. Em recente anos muitas bombas de borehole máquina-dirigidas foram instaladas para este propósito, bombeando de profundidades tăo baixo quanto 30 metros. Thus, um rebanho de gado e uma aldeia da mesma populaçăo pode ter exigęncias de poder bombeando comparáveis. However, para esta aplicaçăo, é freqüentemente desejável para ter múltiplo dispersada bombas dentro ordene para minimizar overgrazing se aproxime cada molhando lugar. Estes consideraçőes acentuam a necessidade por bombas que podem operar confiantemente quando desacompanhado para períodos longos de tempo, e aquele năo faça requeira lojas de combustível seguras a cada molhando lugar.
II. PRINCÍPIOS OPERACIONAIS
Embora termodinâmico e photovoltaic água bombeando solar sistemas săo conceptualmente semelhantes nisso que săo dadas poder a ambos diretamente através de radiaçăo solar, os princípios operacionais deles/delas săo totalmente different. A discussăo seguinte realça o distintivo características destes sistemas.
SISTEMAS TERMODINÂMICOS
Todos os sistemas termodinâmicos usam um coletor solar para converter solar radiaçăo aquecer e uma máquina de calor converter o calor para mecânico poder para pumping. Em máquinas de calor um fluido ou gás absorve aqueça a uma temperatura mais alta que faz isto se expandir; isto entăo contratos em remoçăo do calor a uma mais baixa temperatura. Esta expansăo e contraçăo é arreada para mover um reciprocando pistăo em um cilindro, ou pode se expandir contra uma turbina roda.
Figure 1 ilustra a energia básica flui, enquanto mostrando qualitatively + diferencial de temperatura necessário pela máquina de calor e as perdas inevitáveis associaram com cada fase do process. Das duas temperaturas indicadas, o mais baixo năo pode seja mais baixo que isso da água bombeada para qual o inutilizável calor degradado é rejeitado tipicamente, enquanto o superior é largamente controlada pelo tipo de coletor. Increasing o temperatura superior (dentro de limites práticos) aumentos o global eficięncia de sistema e reduz o tamanho de coletor exigido, mas normalmente ŕs custas de maior complexidade ou mais caro materials. Isto caracterizou lata de aproximaçăo conceitual amplamente tenha muitas incorporaçőes diferentes, com tipos vários e combinaçőes, de coletores, trabalhando fluidos, ciclos de máquina de calor, máquinas, e bombas, como discutida em Seçăo III.
SISTEMAS DE PHOTOVOLTAIC
Estes sistemas exploram o photovoltaic efetuam para converter solar radiaçăo para dirigir eletricidade atual que dá poder a um motor-dirigida pump. UM photovoltaic básico no que plano de sistema é mostrado Figure 2. conversăo de Photovoltaic acontece quando quedas claras em um
emagreça, material plano chamado uma cela solar. Um lado da cela fica eletricamente positivo, e o outro eletricamente negativo. Este é um sólido-estado, efeito eletrônico. Like um transistor, a cela solar năo tem nenhuma parte comovente menos elétrons.
* Podem ser achadas explicaçőes detalhadas destes princípios operacionais nas publicaçőes listadas na bibliografia. Contanto que quedas claras na cela, os elétrons fluem como um corrente elétrica por um circuito externo que contém o motor. celas solares Individuais estăo em série conectadas fios para obtenha a voltagem de produçăo desejada. Podem ser conectadas Série cordas em paralelo obter a produçăo desejada atual de um module. săo interconectados Vários módulos entăo e săo montados. Photovoltaic formam produçăo atual e poder--para a voltagem de extensăo é constante--varie linearmente com irradiance solar. Eficięncia de
e diminuiçăo de produçăo de poder com temperatura de cela crescente no ordem de 0.5 por cento por [graus] C sobre 28 [graus] C.
Figure 3 espetáculos as características de desempenho dos componentes
de um photovoltaic típico que bombeia sistema, ilustrando a importância de próprio emparelhar da fonte de electical e o hidráulico carregue em cima de uma gama de condiçőes operacionais. Algum opcional componentes e configuraçőes destes sistemas săo discutidas dentro Seçăo III.
III. DESIGN VARIAÇŐES
SISTEMAS TERMODINÂMICOS
A maioria dos sistemas em pequena escala que foram desenvolvidos além + uso de fase de protótipo ciclos de Rankine semelhante ao um mostrada schematically em Figura 4, com fluidos de funcionamento orgânicos como Freon 11 e lento-velocidade que reciprocam máquinas que diretamente dirigem pistăo pumps. Muitas regiőes em desenvolvimento estăo familiarizadas com Rankine sistemas por causa de experięncia com máquinas a vapor. funcionamento Orgânico fluidos podem produzir mais alto calor-para-trabalhe eficięncias de conversăo que vapor a temperaturas até a estabilidade deles/delas limita de aproximadamente 150 [graus] C, mas deve ser tomado cuidado extremo para assegurar zero vazamento desde entăo quantias muito pequenas incapacitam o sistema e recarregando é difícil no field. que UMA máquina reciprocando é virtualmente + único choice, desde que turbinas e dilatador rotativos săo excessivamente caro nos tamanhos pequenos de interesse. Lento-velocidade de
reciprocando (pistăo) bombas tendem a ser mais eficiente que alta velocidade convencional bombas centrífugas a cabeças maior que aproximadamente 10 metros, embora única fase bombas centrífugas (o qual é fácil fazer) é vestida bem para muito irrigaçăo de baixo-cabeça.
O sistema descreveu em Figura 4 que foi projetada por um finlandęs companhia, tem um cocho-tipo que concentra o coletor solar que segue o sol girando sobre um eixo norte-sul horizontal. Partidário de sol é automático, dada poder a pelo peso inconstante de, Freon solar-aquecido e controlou por uma sombra de sol montada no coletor, mas a orientaçăo deve ser reajustada cada dia manualmente. O coletor tem uma 12 metro quadrado abertura, ocupa 16.5 metros quadrados de espaço de chăo, e pesa 170 kilograms. Tudo de os outros componentes de sobre-chăo ocupam um 0.4 metro cúbico volume e pesa aproximadamente 50 quilogramas. Alumínio de é extensivamente usado para reduçăo de peso e resistęncia de corrosăo. A um Freon temperatura de 107 [graus] C a taxa de entrega informada é aproximadamente dois litros por segundo (aproximadamente equivalente a 40 metros cúbicos por dia se a bomba opera oito horas) contra uma cabeça bombeando total de 14 meters. A taxa informada é quase cinco litros por segundo (100 metros cúbicos por dia) contra uma cabeça de tręs metros. O local de bomba de sobre-chăo limita o uso deste sistema para poços rasos ou fontes de água de superfície que envolvem sucçăo erguem nenhum maior que aproximadamente oito metros.
Um sistema um pouco semelhante da Alemanha Ocidental tem aproximadamente 40 honestamente metros de coletores de prato de apartamento estacionários que podem aquecer o Freon 11 fluido de funcionamento para aproximadamente 90 [graus] C. que Sua bomba pode ser localizada debaixo de grau e é profundamente adaptável a poços até 60 metros. Prova preliminar na Índia indica uma taxa de entrega de 40 metros cúbicos por dia contra total que bombeia cabeças de 15 a 20 meters. A bomba é classificada segundo o tamanho para permitir maior produçăo quando maior coletores săo usados.
Água (vapor) tem um pouco de vantagens importantes como um ciclo de Rankine trabalhando fluid. Isto podem ser usadas a temperaturas mais altas que é possível com fluidos orgânicos, alcançar eficięncias mais altas. Também, as conseqüęncias de vazamento săo longe menos severas. Um índio empresa desenvolveu um 2-quilowatt uniflow que reciproca vapor máquina dada poder a por um copo tira refletor cocho coletor. Porém, temperaturas mais altas requerem maior óptico e localizando precisăo que aumenta o custo por área de coletor de unidade e tende a compensar a reduçăo de tamanho tornada possível por melhorada efficiency. A competitividade econômica de alto-temperatura Ciclo de Rankine bombas solares ainda săo um debaixo de contençăo.
Stirling ciclo calor máquinas oferecem o mais promissor talvez meios de explorar as temperaturas muito altas (mais de 500 [graus] C) isso pode ser obtida com ponto que focaliza os coletores, como parabólico sirva o reflectors. Sunpower Inc. nos Estados Unidos desenvolveu um pistăo grátis máquina de Stirling com uma bomba de diaphram integrante, hélio usando como o fluido de funcionamento. Em testes pelo fabricante com uma contribuiçăo de corrente térmica solar simulada de 1 quilowatt (correspondendo para a produçăo de um prato aproximadamente 1.4 metros em diâmetro), a máquina de Stirling entregou 2 litros por segundo ŕs 560 [graus] C contra uma cabeça de quatro metros. Em sua fase presente de desenvolvimento, porém, é facilmente estragado, e resultados de teste foram disappointing. Outra Stirling máquina bomba promissora é o Fluidyne " sistema de pistăo líquido que é desenvolvido por outro índio companhia, mas nenhuma versăo solar ainda foi demonstrada.
Muitos outro intrigando tecnicamente e potencialmente sistemas úteis foi ou está sendo desenvolvida, enquanto incluindo:
1. sistemas de Rankine orgânicos menores; 2. muito pequeno (aproximadamente 25 watts) sistemas de Rankine a vapor;
3. um vapor orgânico bomba de pistăo líquida;
4. um ar aquecido bomba de pistăo líquida;
5. um overbalancing fluido bomba de máquina de viga balançante; e
6. sistemas estatais sólidos vários baseado em " metais de memória," Polímero de , e a expansăo de diferencial de bimetal tira.
Alguns destes sistemas ficaram comercialmente disponíveis, mas isto deve ser enfatizada que nenhum deles (ou dos outros conceitos descrita acima) é conhecida para ter sofrido prosperamente o prova extensa debaixo de condiçőes de campo que caracterizam um produto maduro.
Habilidade para fabricar e consertar freqüentemente tal tecnologia depende no region. Os vários sistemas que săo desenvolvidos agora dentro Índia seria fabricada presumivelmente lá, e um índio se afilie da companhia alemă Ocidental está avaliando a possibilidade de produzir tudo ou parte do sistema alemăo localmente. Isto năo signifique, entretanto, que estes sistemas de desígnio índio puderam ou seria fabricada em outro lugar no Terceiro Mundo. Apoiando armaçőes, exchangers de calor convencional, e alguns tipos de poderiam ser feitos os coletores e poderiam ser consertados em muitos países em desenvolvimento, mas reciprocando máquinas e pistăo bombeia de eficięncia alta peça tolerâncias íntimas que podem năo ser prontamente realizáveis com habilidades disponíveis e equipamento.
SISTEMAS DE PHOTOVOLTAIC
Vários tipos e tamanhos de sistemas de photovoltaic estăo disponíveis comercialmente, em fases várias de desenvolvimento de produto que se encontra a gama de bombear necessidades esboçou em Seçăo eu. O significante projete variaçőes destes sistemas săo menos e mais facilmente apresentada que esses do relativamente imaturo termodinâmico approach. no que Estas variaçőes centram principalmente:
1. a escolha de material de cela solar;
2. a escolha entre estacionário e sol-seguinte solar forma;
3. a escolha entre planar e concentrando solar forma;
- o tipo de motor elétrico;
5. o tipo de bomba; e
6. o método de source/load emparelhar.
Sistemas todo comercialmente disponíveis usam silicone cristalino solar celas, do único cristal ou polycrystal type. Other tipos de celas solares que podem ser menos caras estăo abaixo development. Estes usam filmes magros de materiais de semicondutor, como silicone amorfo ou sulfide de cádmio. Currently disponível ordens solares produzem 100 watts asperamente por metro quadrado abaixo o a maioria do conditions. favorável que necessidades bombeando Específicas năo influenciam a escolha entre estes desígnios competindo.
Em a maioria dos sistemas as ordens solares tęm uma orientaçăo fixa; eles é inclinada permanentemente para o equador a um ângulo que maximiza coleçăo de energia durante a estaçăo de demanda de máximo (ou durante o ano se demanda é bastante constante). Este é o mais simples e configuraçăo mais disponível, mas năo necessariamente o menos-caro em termos de custo por unidade de água entregada. A ligeiramente maior primeiro custo e complexidade, a orientaçăo pode seja ajustada várias vezes manualmente durante o dia, enquanto aumentando assim a produçăo diária por até 30 por cento. que Isto tende a ser custo efetivo contanto que trabalho manual esteja disponível e é barato para irrigaçăo altamente sazonal applications. Se o sistema é usado em cima da maioria do ano, um localizando completamente automático, dispositivo pode ser justified. Embora tais sistemas năo tęm contudo confiança suficiente demonstrada debaixo de campo condiciona, alguns recente campo experięncia operacional com Freon gravidade-dirigido perseguidores em bombear sistemas tęm encorajado. *
Contanto que celas solares permaneçam o artigo de custo dominante há um incentivo para năo só reduzir a área exigida por partidário de sol mas também por concentrar o interceptada solar radiation. A diminuiçăo de custo devido a reduçăo de área de cela adicional tende a ser compensada pelo custo somado de concentrar óticas e a necessidade por esfriar melhor da cela e localizar mais preciso. Se preços de cela solares diminuem como predita, o incentivo se torne muito menos constrangedor.
Imă permanente motores atuais diretos săo o geralmente usado bombeie os motoristas para sistemas em pequena escala. corrente alternada motores valha menos mas é muito menos eficiente nos tamanhos de interesse. Foram usados actuators linear para dirigir pistăo bombeia, mas o conceito requer consideravelmente mais desenvolvimento. Muitos do motores atuais diretos em uso atual săo do convencional tipo de escova que é eficiente mas mal vestiu para submergido operaçăo e substituiçăo de escova de necessidades depois de todo poucos mil
* Veja Dankoff por exemplo, W., " Bombeando Água, " Idade Solar, fevereiro, 1984, pp. 29-35.
horas de use. Eletronicamente-commutated brushless dirigem corrente motores estăo achando favor porque eles requerem menos manutençăo e é adaptada mais prontamente a operaçăo submergida, embora eles săo ligeiramente menos eficientes.
Único-fase bombas centrífugas săo freqüentemente usadas quando o total bombeando cabeça é menos de 10 metros, e ou está ego-preparando ou (se o elevador de sucçăo é muito grande) submergido. Com poços abertos ou fontes de água de superfície, estas bombas e os motores podem flutuar, minimizando o elevador de sucçăo assim. Para cabeças mais altas, ou, multistage deslocamento centrífugo ou positivo (pistăo ou progressivo cavidade) tipos săo muito eficientes. Se a bomba está acima chăo ou flutuando, normalmente é juntado de perto ao motor; se submergido, a bomba ou pode ser juntada de perto para um submersível motor ou dirigida por um cabo vertical. deslocamento Positivo bombas ordinariamente săo submergidas menos em casos onde o elevador é pequeno mas a cabeça bombeando total é alta.
Único-fase que podem ser feitas bombas centrífugas com cabeça-capacidade características que bastante de perto a atual-voltagem de ordem solar características, de forma que a ordem pode operar a próximo-cume eficięncia em cima de uma gama extensiva de condiçőes operacionais. Isto emparelhando năo podem acontecer com multistage centrífugo ou positivo deslocamento pumps. Para sistemas que năo săo inherently compatível neste respeito, é possível instalar um eletrônico impedância que emparelha dispositivo entre a ordem e o motor isso aperfeiçoará a carga automaticamente na ordem. Estes dispositivos, máximo poder ponto perseguidores chamados ou poder de máximo controladores (MPCs), aumentará diário bombeou produçăo e vai permita bombear para começar debaixo de baixo irradiance de moring. Máximo poder controladores acrescentam ŕ complexidade e custo de um sistema, além disso, para criar um cinco dreno de poder de por cento aproximado no Indicaçőes de array. săo aquele MPCs săo muito custo-efetivos dentro sistemas em cima de aproximadamente um quilowatt capacidade de cume. Debaixo deste nível, pode ser mais custo-efetivo para substituir capacidade de ordem extra para um MPC.
Produçăo local de quase todos componentes exclui as celas solares se aparece possível em muitos países em desenvolvimento. (*) a Índia e Brasil começou cela fabrique e alguns outros países estăo considerando a assembléia de módulos de celas importadas. Desde solar tecnologia de cela está avançando tăo rapidamente, e escolhas cruciais entre os materiais de semiconducting de candidato tenha que ainda ser feita,
* Para uma discussăo detalhada do potencial para produçăo local, veja Em pequena escala Solar-deu poder a Bombeando Sistemas: A Tecnologia Suas Economias e Avanço, por William Halcrow e Sócios, e Poder de Tecnologia de Intermediário, Ltd., e seu apoiando documentos interessando fabricam de bombas de água solares dentro os países menos desenvolvidos (1983 de junho).
pode ser prudente para a maioria do Terceiro Mundo para esperar o aparecimento de aproximaçőes de desígnio claramente superiores antes de investir em produçăo facilities. diferente de celas solares, o mais mais, artigos duvidosos para habitante de potencial fabricam pareça ser pistăo bombeia, por causa das tolerâncias de machining íntimas deles/delas.
IV. COMPARING AS ALTERNATIVAS
Para ganhar aceitaçăo difundida, năo devem bombas de água em pequena escala só entregue água a um custo debaixo do valor daquela água; eles também tenha que fazer assim a um mais baixo custo que métodos alternativos de water. bombeando mais proeminente entre o atualmente disponível alternativas săo diesel ou máquinas de querosene, poder de vento, animais, e humans. UMA base boa pelos comparar com solar é o valha por volume de unidade de água entregado abaixo como condiçőes em cima de um igual número de anos. do que Isto leva em custos de conta comprando, financiando, entrega, instalaçăo e iniciante, abastecem, operando e trabalho de manutençăo, consertos, e replacements. Em Desenvolvimento de Naçőes Unidas que Programme estuda, custos comparativos, de água entregada foi calculada para irrigaçăo, aldeia, provisăo de água, e gado que molha no Quęnia, Bangladesh, e Tailândia (veja bibliografia).
Baseado em 1982 preços, alguns resultados típicos săo mostrados em Figuras 5, 6, 7, e 8.
Há muitas qualificaçőes a estes resultados, muito numeroso e complexo para exposiçăo aqui. que deve ser apontado fora, entretanto, que os custos solares estăo baseado em photovoltaic sistemas nos quais o artigo de custo dominante é o módulo solar a seu 1982 preço de cerca de US$8 / watt de cume. que preço é provável para se torne muito mais baixo dentro de alguns anos, fazendo a opçăo solar, mais competitivo. It também deveria ser notado que o attractively baixos custos de poder de vento estăo baseado em velocidades de vento más comuns para cada país; dentro desses países há regiőes com wind. totalmente inadequado Os custos para poder de animal săo um pouco otimista porque eles năo incluem o custo de desviar animais de outras atividades, e o " baixo caso " custos de diesel está baseado em unrealistically valores otimistas por combustível valido e consumption. Com estes pontos em mente parece bastante claro que dentro de alguns anos solar será bastante competitivo em a maioria regiőes ensolaradas que tęm pequeno vento. GLOSSÁRIO DE DE CONDIÇŐES
Aperature. A área de coleçăo solar.
Sirva collector. Um no qual a superfície refletindo é um paraboloid de revoluçăo que concentra dirigem radiaçăo solar sobre um absorvente a seu point. Usually focal para Temperaturas de sobre 250 [graus] C, com dois-eixo localizar.
Drawdown. A distância o nível de água em um bem é temporariamente abaixou bombeando.
Plano chapeie collector. Um solar no qual a abertura é essencialmente idęntico ŕ área da superfície de absorvente, o que absorve superfície é essencialmente planar, e nenhuma concentraçăo é employed. Usually para temperaturas debaixo de 100 [graus] C.
Produçăo hidráulica power. O poder dado pela bomba para o molham, proporcional ao produto da taxa de fluxo e o somam bombeando head. Em watts, asperamente iguale a litros por secundam cronometra metros cronometra dez.
Irradiance (intensidade de radiaçăo). A densidade de fluxo de energia no radiaçăo solar, normalmente expressada em watts por metro quadrado.
Head. estático A distância vertical entre a fonte de água nivelam a nenhum fluxo e o ponto de descarga.
Sucçăo lift. A altura da que água deve ser erguida o fonte nível para a bomba.
Total que bombeia head. O drawdown de vantagem de cabeça estático e pressăo de fluxo Perdas de transportando.
Cocho collector. Um com um refletir parabólico cilíndrico Superfície de que concentra dirige radiaçăo solar sobre um Absorvente de (normalmente um tubo) a seu line. Usually focal para Temperaturas de de 100 [graus] para 250 [graus] C, localizando aproximadamente um eixo.
Efficiency. de sistema global A fraçăo de radiaçăo solar interceptada que dá bombeando energia ŕ água, i.e., bomba poder de produçăo hidráulico por aperture/irradiance de unidade.
BIBLIOGRAPHY/SUGGESTED READING LISTA
Halcrow, William e Sócios, e Poder de Tecnologia de Intermediário, Ltd. Small-scale Solar-deu poder a Bombeando Systems: A Tecnologia, Suas Economias e Avanço (Desenvolvimento de Naçőes Unidas Programme Projeto GLO/80/003) . Washington, D.C. : Mundo, Bank, 1983. de junho Disponível pelo Banco Mundial, ao longo de com o seguinte que apóia documentos:
1. Desempenho de testa em photovoltaic melhorado que bombeia sistemas 2. avaliaçăo Econômica de bombas de água solares 3. Potencial de para melhoria de photovoltaic que bombeia sistemas 4. Review de sistemas bombeando termodinâmicos solares 5. Manufacture de bombas de água solares em países em desenvolvimento
Irrigaçăo Solar-dada poder a em pequena escala que Bombeia Sistemas (Desenvolvimento de Naçőes Unidas Projeto de Programme GLO/78/004, Fase de eu informo) . Washington, D.C.,: Mundo Banco, 1981 de julho. See também Irrigaçăo Solar-dada poder a Em pequena escala que Bombeia Sistema Revisăo Técnica e Econômica (1981 de setembro), ampliando este relatório.
Manual em Água Solar que Bombeia (Desenvolvimento de Naçőes Unidas Programme Projeto GLO/80/003) . Washington, D.C.,: Mundo Banco, 1984. de fevereiro Este manual diretamente endereços os assuntos concretos e métodos de selecionar, avaliando, e especificando uma água solar que bombeia sistema.
Kreider, J., e Kreith, F., eds. Energia Solar Handbook. Nova Iorque: McGraw Colina, 1981. que O leitor se refere ao seguinte, Capítulos de
Capítulo 1 para história de água bombear termodinâmico solar Capítulo 7 por non-concentrar os coletores solar-térmicos Capítulo 8 para coletores de concentraçăo de intermediário Capítulo 9 para coletores de concentraçăo altos Capítulo 22 para máquinas de calor dadas poder a solares Capítulo 24 para photovoltaics
McNelis, ed. United Reino Seçăo de Energia Solar Internacional Sociedade de . Procedimentos de de Conferęncia em Energia Solar por Desenvolver Países de , Volume em Refrigeraçăo e Água Bombear. Londres: ISES, 1982 de janeiro.
Desenvolvimento de Naçőes Unidas Programme; Banco Mundial; e Filipinas Ministério de de Procedimentos de Energy. de Seminários em Bombear Solar em Countries. Washington Em desenvolvimento, D.C.: Mundo Banco, junho, 1981.
LISTA PARCIAL DE PROVEDORES E FABRICANTES OF ÁGUA SOLAR QUE BOMBEIA SISTEMAS
SISTEMAS TERMODINÂMICOS (năo produtos necessariamente maduros):
Dornier Rankine orgânico prato plano, POSTFACH 1360 APPROX DE . 500 watts produçăo 7990 Friedrichshafen 1 REPÚBLICA FEDERAL DE ALEMANHA
Grinakers overbalancing fluido irradiam máquina, a/c UM. Cerveja de de prato plano, approx. 200 watts P.O. Box 349 Rosslyn 0200 REPÚBLICA DE ÁFRICA SUL
Grinakers overbalancing fluido irradiam máquina, a/c Pelegano Aldeia Indústrias prato plano, approx. 200 watts P.O. BOX 464 Gaborone BOTSUANA
Wrede-Ky cocho de Rankine orgânico P.O. Box 42 approx de . 300 watts produçăo SF-02701 KAUNIANEN FINLÂNDIA
SISTEMAS de PHOTOVOLTAIC (comercialmente disponível e bastante amadureça):
AEG--TELEFUNKEN UND DE RAUMFAHRTTECHNIK NEUE TECHNOLOGIEN Industriestrasse 29 2000 Wedel, Holstein, REPÚBLICA FEDERAL DE ALEMANHA
Aerimpianti S.p.A. Por Bergano, 21 20135 Milano ITÁLIA
ARCO Solar, Inc., 20554 Rua de Plummer Chatsworth, Califórnia 91311 E.U.A.
A.Y. McDonald Corp. P.O. Box 508 Dubuque, Iowa 52001 E.U.A.
Padeiro-monitor 133 St. de empreendimento Evansville, Wisconsin 53536 E.U.A.
Briau BP 43 37009 excursőes FRANÇA
Grundfos Pump Corp. 2555 Clóvis Ave. Clóvis, Califórnia 93612 E.U.A.
Heliodinamica Caixa Postal 8085 Săo Paulo 01000 BRASIL
Intersol Power 11901 Avenida de Cedro ocidental Lakewood, Colorado 80228 E.U.A.
Irmăos de Jacuzzi 11511 Benton Hwy novo. Pequeno Rock, Arkansas 72201 E.U.A.
Mobil Energia Solar Corp. 16 Hickory Dr. Waltham, Massachusetts 02254 E.U.A.
Pompes Gitnard Etablissements 179, bulevar Săo Denis 92402 Courbevoie FRANÇA
Philips GmbH, Unternehmensbereich Licht, UND DE ANLAGEN-ENERGIE-SYSTEME Monckebergstrasse 7 2000 Hamburg 1 REPÚBLICA FEDERAL DE ALEMANHA
Solar Elétrico Internacional O Portăo de 31 rainha Anne Londres, SW1H 9BU, INGLATERRA
Uso solar Agora o Inc. Encaixote 306 420 St. de Tiffin oriental Bascom Ohio E.U.A.
Solarex Corp. 1335 Piccard Dr. Rockville, Maryland 20850 E.U.A.
Solavolt International 3646 E. Atlanta Ave. Phoenix, Arizona 85040 E.U.A.
Solec International 12533 Avenida de Chadron Hawthorne, Califórnia 90250 E.U.A.
Tri-solar Corp. 10 DeAngelo Dr. Bedford, Massachusetts 10730 E.U.A.
Virden Perma-Bilt 2821 maio Ave. Amarillo, Texas 79109 E.U.A.
Seminário de Windlight P.O. Box 6015 Santa Fe, Novo México 87502 E.U.A.