ソーラーウォーターポンプ

出典：solarmagazine

機械式ポンプは、今日多くの用途があります。それらは、井戸からの水の汲み上げ、水槽のろ過、池のろ過、および曝気で一般的です。ウォーターポンプに関して言えば、この装置の主な用途は水などの流体の交換です。

農業からエネルギー産業まで、ポンプは幅広い用途に使用されています。ウォーターポンプの主な動作原理は、基本的に容積式の原理と水を押すのに役立つ運動エネルギーに依存します。

ソーラーウォーターポンプは、力学の比較的新しい概念です。太陽熱温水器シス​​テムは、住宅地や商業地での使用だけでなく、農地の灌漑にもよく見られます。ソーラーパネルを通して、ポンプはエネルギーのコストを削減し、水を汲み上げるために太陽からのエネルギー（燃料燃焼メカニズムではない）を使用するより実現可能なオプションを提供できます。

貧しい地域や遠隔地への太陽光発電による灌漑の導入

全世界がソーラーに切り替え、水ポンプシステムで太陽のエネルギーを使用することは、アフリカ諸国や他の多くの貧しい遠隔地での農業の発展に大きく役立ち、加速することができます。この概念は、太陽電池式灌漑として知られており、今日多くの地域で使用されています。

真実は、太陽エネルギーは、農家がエネルギーを生産するための最も簡単な方法である可能性があることです。したがって、農業における太陽水ポンプの使用はますます人気が高まっています。太陽灌漑の概念は、好循環を表しています。太陽が輝くと、灌漑システムに供給され、晴天時に水に依存している作物に供給されます。そのため、最も必要なときに大量のエネルギーが放出されています。

ソーラー灌漑は、ソーラーウォーターポンプを介して機能する概念です。以下では、それらについて詳しく説明します。

ソーラーウォーターポンプとは何ですか？最も人気のあるタイプは何ですか？

前に説明したように、ソーラーポンプは、従来の電動および燃料駆動のポンプセットに代わる、クリーンでシンプルでエネルギー効率の高い代替手段です。それらは農業における環境にやさしい取り組みの一部であり、その発展した地域であれ貧しい地域であれ、あらゆる地域を開拓するために使用することができます。

生産的利用と農業生産性の莫大な可能性のために、現在、太陽熱温水ポンプはますます農業プロジェクトに動力を供給しています。知っています全世界の人口の40％は、主な収入源として農業に依存しています。水へのアクセスは、多くの人々にとって継続的な闘争であり続けています。これは、世界中の約5億人の小規模農家に、ソーラーが変え、費用効果の高い未来を導入することを目指しているものです。

ソーラーポンプシステムの主なコンポーネントには、太陽光発電（PV）アレイ、電気モーターポンプがあります。一方、ソーラーウォーターポンプシステムは、モーターの能力に基づいて、直流（DC）または交流（AC）システムに分類されます。最近、太陽ポンプ水アプリケーション用のブラシレスDC（BLDC）モーターのコンセプトも発表されました。

ソーラーポンプの分類と種類

スタンドアロンのソーラーポンプシステムに関しては、主要なタイプには回転および容積式ポンプ。遠心ポンプは回転の一般的な選択肢であり、固定ヘッドアプリケーション用に設計されています。それらの出力は、回転速度に比例して増加します。

さらに、ポンプは、その配置に基づいて、水中ポンプと水上ポンプにも分類されます（水中および喫水線の上）。

全体として、太陽熱温水ポンプの効率に関連する主な側面は、圧力、流量、ポンプへの入力電力を含む3つの変数に基づいています。ワイヤーから水の効率は、ソーラーウォーターポンプの全体的な効率を決定する一般的に使用されるメトリックです（パイプから出てくる水力エネルギーと、ソーラーパネルを介して電線に伝わるエネルギーの比率として）。

太陽光発電の水ポンプが遠隔地（およびアフリカ）の農業を後押しする理想的な方法である理由

ソーラーパワーのウォーターポンプは環境にやさしいコンセプトです。さらに重要なことは、地面から水を汲み出すために使用される電力網や化石燃料を取り除くコンセプトです。以下に、それらの使用の長所と短所をリストします。

ソーラーウォーターポンプの利点

ソーラーポンプの最初の利点は、地域や遠隔地で信頼できることです。これの完璧な例はアフリカです。アフリカは、水が豊富な世界で最も貧しい遠隔地の1つですが、年間のほとんどの太陽の日になると、最も支配的な地域でもあります。反対に、アフリカは世界の淡水資源の9％これは、年間約4,000 km3の水に相当します。したがって、アフリカに太陽熱温水器を配備することは、他の燃料ベースの供給源に対する完璧な代替手段であり、この大陸のあらゆる部分で生命を刺激できる代替手段です。

輸送と移動が簡単な太陽熱温水ポンプは、農場のニーズに応じて構成でき、運用コストが非常に低くなります。これらは両方とも主要な利点であり、長期的にはコスト効率と相まって、太陽熱温水ポンプシステムは晴れた日があり、敷地内に十分な水がある地域に最適なソリューションであることを示しています。

主な欠点

農業用に太陽光発電の灌漑ポンプを配備することの主な欠点は、そのコスト（初期投資）です。それは特定のポンプのパワーに依存しますが、1日あたり2,100ガロンの水を生産することを約束する120ワットのソーラーポンプが、約235米ドルからオンラインマーケットプレイスで見つかります。 1つのポンプをベースにした太陽光発電の灌漑ポンプのシステム全体も、約498ドルで入手できます。 eBayなどの他のサイトでは、これらのキットの価格は比較的同じです。

明らかに、家庭用と農業プロジェクト用の太陽熱温水ポンプの配備には大きな違いがあります。タイプ、サイズ、ニーズが異なると、コストも異なります。より安価でより高価なモデルがありますが、効果的な灌漑のためにそれらの多くを配備する必要があるという事実を考慮すると、太陽熱温水ポンプの平均コストは一般に高くなります。概して、化石燃料やその他の種類のエネルギーのコストと比較すると、太陽電池は依然として長期的には勝者です。

これに加えて、農業における太陽エネルギーは非常に天候に依存します。曇りや雨の日でも太陽エネルギーを収集できますが、太陽系の効率は低下します。このため、太陽光線の多い地域ではソーラー灌漑システムが最適です。

ソーラーウォーターポンプは投資に値しますか

ソーラーポンプと灌漑システムに関して注意すべき重要な点の1つは、過去数年間でコストが大幅に減少したという事実です。による国際再生可能エネルギー機関（IRENA）の新しい研究により、2015年の価格と比較して、2025年までに太陽光PVによって生成される電力のコストが59％削減されます。

このように、これらのシステムの経済的実行可能性は、地域や地域によって異なり、主にサイトの状態、作物、市場によって異なります。インフォグラフィック世界銀行の発表によると、1997年のワットあたりの太陽エネルギーの平均導入価格は76ドルでした。 2015年の価格は0.3ドルで、価格の下落をはっきりと示しています。現在、ソーラーパネルの平均寿命は25年であり、ディーゼルポンプと比較して、燃料が不足しており、操作やメンテナンスが少なくなっています。唯一の欠点は、初期費用がディーゼル水ポンプシステムに比べて約2倍高いことです。

投資収益率（ROI）に関しては、価格も重要な差別化要因です。経済的実行可能性（投資としての太陽熱温水ポンプの価値に関連する要素）を決定する重要な側面は、太陽光発電システムと他の形態のエネルギーとの比較です。

一般的に言って、ディーゼルポンプは初期投資コストが低いだけでなく、環境とエコロジーへの悪影響は言うまでもなく、運用とメンテナンスのコストが高くなります。これとは対照的に、太陽熱温水ポンプシステムは、投資コストは高くなりますが、保守および運用コストは低くなります。

したがって、「価値があるか」という質問の重要なポイントは次のとおりです...

太陽が豊富で地下水が豊富な地域を拠点としている場合は、太陽熱温水ポンプシステムをお勧めします。初期の設置コストにもかかわらず、メンテナンスコストが低く、寿命が長いため、すぐに稼働できるシステムセット、きれいな水、そして長期的には多くの利点が得られます。

効率的なソーラーウォーターポンプを購入する方法

上述したように、太陽熱温水ポンプの購入に関連する投資コストは、過去数年で減少しています。ただし、太陽熱温水ポンプの効率に影響を与える要因は数多くあり、次のものが含まれます。

これらの要因を考慮すると、太陽熱温水ポンプは、農場レベルおよび国レベルで環境および社会経済に大きな利益をもたらすことができると言えます。農場レベルでは、この技術は遠隔地、特に送電網に接続されていない、または液体燃料の定期的な供給がない地域に信頼できるエネルギー源を提供できます。国家レベルでは、太陽熱温水器は農業生産の安定化、増加、多様化に役立ち、これはほとんどのアフリカ諸国の経済の基盤となっています。

定義により、効率的な太陽光発電の水ポンプシステムは、太陽光を十分に受け、特に農場のニーズに合わせて設置されるシステムです。

現在のエネルギー危機がある世界では、強い意欲がある再生可能エネルギーに向けて。比較的高いコストにもかかわらず、太陽電池システムの実際の効率は、長年にわたってそれらの使用に見られます。再生可能エネルギーの選択肢として、太陽エネルギーの利用は貴重な選択肢です。

太陽熱温水ポンプの配備の焦点は明らかに、南アフリカと経済発展が不十分で日光が十分にある地域に設定されています。適切な環境条件、適切な量のPVパネルとコントローラー、およびエネルギー貯蔵装置、コンバーター、インバーター、ポンプ、モーターの適切な設置設定と組み合わせると、太陽熱温水ポンプシステムは、農場と国に多くの利点をもたらすことができます。

結論

農業への太陽エネルギーの応用を考えている、または検討している場合、利点は数多くあります。最も必要な地域の乾燥した晴天時に灌漑用の水を汲み上げる機能により、このようなパネルは簡単に設置でき、ポンプを非常に低い収量の井戸で稼働させることができ、より長い寿命と十分なエネルギーを提供しますロングラン。