ソーラー灌漑揚水：一日の水需要を季節のエネルギー供給に合わせる

ソーラー灌漑揚水は、同じ月の一日の作物水需要、全動揚程、太陽資源から設計する必要があります。 パネルのワット数だけでは、何立方メートルの水が圃場へ届くかは分かりません。 根拠ある設計は、利用可能な太陽エネルギーに対する水の負担が最大の月を特定し、その揚程で供給者のポンプ曲線を確認し、同期した流量、揚程、日射強度、貯水記録で結果を実証します。

現場写真には、農業の給水に使う実際の太陽光アレイと井戸口の圧力設備が写っています。 画像は関連機器を記録したもので、特定のアレイサイズ、ポンプ吐出量、貯水容量を検証していません。

このガイドは、ソーラー灌漑ポンプの分かりやすい季節別ワークシートを作成します。 直接揚送と、タンクまたは貯水池を持つシステムを扱います。 例の数値は説明用であり、実際のプロジェクトの作物、気候、水源、配管、設備のデータに置き換えてください。

1。 太陽光アレイではなく、灌漑の運転条件から始める

まず供給の境界条件を定義します。作物面積、正味灌漑水深、灌漑効率、週当たりの灌漑日数、揚水可能時間、指定した圃場の接点で必要な圧力です。 続いて、水源、季節的な水位、高低差、配管経路、フィルターの状態、許可された区画の組み合わせを示します。 これにより、パネルの見積もりが意図せず水理仕様になってしまうことを防ぎます。

使用する資料： 流量と全揚程に基づく灌漑ポンプ容量選定の方法 水理的な運転要件を定めるために。 一日の体積と瞬時流量を区別します。 作物が 120 m³/day を必要とする場合、六時間の太陽光揚水の時間帯では、貯水、停止、変動の余裕を考慮する前に平均 20 m³/h が必要です。

2。 作物の水深と面積を、日次総水量に換算する

一ヘクタールに一ミリメートルの水は、10 m³ に等しくなります。 作物の正味必要水量が d 面積当たりの一日のミリメートル水深 一つの ヘクタールでは、正味体積は V_net = 10 × d × A。 実測または根拠のある推定施用効率で割る E によって、総圃場水量を求めます。 V_gross = V_net / E。 個別に測定したフィルター洗浄、配管洗浄、その他の正当な用途を加え、曖昧な安全係数に隠さないでください。

水需要の計算例

3 ha の圃場が 3.2 mm/day を必要とする場合、正味必要水量は 96 m³/day です。 施水効率が 88% であれば、作物への総供給量は 109.1 m³/day です。 文書化された平均洗浄水量が 5 m³/day であれば、計画上の供給量は 114.1 m³/day です。 週に六日しか灌漑できない場合、運転日当たりの目標は 114.1 m³ ではなく 133.1 m³ になります。 この運転日への換算は、太陽光パネルのわずかな調整よりも、ポンプや貯水の判断に大きく影響することがよくあります。

3。 重要月を選ぶ前に、12か月すべてを作成する

各月について、日次の総灌漑需要と現地の太陽光資源を同じ時間基準で並べます。 月平均の1日当たりピーク日照時間は初期検討に役立ちますが、最終設計にはデータの出所、パネル面の前提、温度損失、合意した信頼性の基準が必要です。 その FAOによるソーラー揚水の解説 灌漑システムは、利用できる太陽エネルギーに対する負荷が最も大きい重要月に合わせて選定すべきだと説明しています。 最も日射の多い月や、日照の最も少ない月とは限りません。

この例では七月の必要水量が多いものの、需要と日射の比は六月の方が大きいため、六月が最初の重要月の候補になります。 この比はスクリーニング指標であり、ポンプ出力を求める式ではありません。 温度、太陽電池アレイの向き、コントローラーの制限、揚程の変化、供給者の性能データも適用する必要があります。

4。 同じ季節の全揚程を計算する

全揚程は、動的な水源揚水高、給水点までの高低差、必要圧力水頭、管・継手・バルブ・処理機器の摩擦を合わせます。 井戸では、静水位でなく揚水時の水位を使ってください。 貯水池では、予想する水位低下を含めてください。 清浄時と現実的な汚れ時のフィルター条件を計算し、各ゾーンを支配する経路を確認してください。

その 点滴灌漑の圧力収支 は、各損失の配分に役立ちます。 同じ圧力を二重に加えないでください。供給圧力に調整器や高低差の境界が含まれる場合は、計算の始点と終点を正確に記録します。 季節による水位低下で、水理的な重要月が作物需要のピーク月と異なる場合があります。

5。 一日の水量 × 全揚程を水理負荷として使う

日量と全揚程の積を m⁴/day で示すと、月ごとの比較に便利な水理負荷指標になります。 水理エネルギーは、 E_hyd = ρgVH。実用的な SI 単位では、 E_hyd (kWh/day) = V(m³/day) × H(m) × 9.81 / 3,600。 ポンプ、モーター、制御器、配線の総合効率で割り、指定した運転条件で必要な電力量を推定してください。

エネルギーの予備評価の計算例

125 m³/day、全揚程 42 m TDH の条件では、水動力に相当するエネルギーは 14.3 kWh/day です。 電力から水動力への総合効率を予備的に 48% とすると、入力エネルギーの一次評価値は 29.8 kWh/day です。 これは太陽光パネルのアレイ容量ではありません。 給水条件と機器モデルを結び付ける、検証可能な段階です。 効率は後に、運転点の曲線や測定データから求める必要があり、一般的な最良条件の表示を使うべきではありません。

6。 重要な揚程と太陽光入力で供給者の曲線を読む

該当する揚程範囲と太陽エネルギー入力での日次・時間別揚水量、およびコントローラー、モーター、ポンプの限界を求めます。 公表された日次値が、指定地点、固定アレイサイズ、年間平均、晴天、特定の追尾構成のどれを前提としているか確認します。 ある地点の日平均値を、別の現場の季節的な設計へコピーすることはできません。

使用する資料： ポンプ曲線の運転点ガイド により、ポンプとシステム曲線の交点を確認してください。 最小流量、最大揚程、モーター電流、水源制約、許容運転範囲を確認してください。 パネルの銘板出力から送水量は予測できません。日射強度、セル温度、制御器の動作、ポンプ効率、揚程が、アレイと計器の間で影響するためです。

7。 直接給水と貯留のどちらかを決める

灌漑需要が太陽光の時間帯に合い、区画が水理限界内で変動流量を受け入れられる場合、直接揚水は土木工事を減らせます。 貯水は揚水と灌漑を分離します。ポンプは日射に合わせ、圃場には管理したスケジュールで給水できます。 貯水は短い曇天期間にも対応できますが、蒸発、水質、構造、安全、水位制御の要件が増えます。

「何日分貯められるか」だけを尋ねず、開始時の利用可能な体積、最小予備量、日別ポンプ流入、灌漑取水、あふれ、蒸発などの損失、補助給水の規則を定義します。 一つの設計平均より、適度に曇った二日間が重要な場合があるため、連続した条件をモデル化します。

終了値が負であることは明確な失敗であり、丸めて消してよい数値ではありません。 この順序には、少なくとも 23 m³ の追加利用可能水、取水の削減、検証した太陽光ポンプ揚水量の増加、または明確な補給水源が必要です。 タンクの幾何学的容積を「使用可能容量」と呼ぶ前に、死水容量と運転水位の限界を適用します。

8。 アレイ配置と制御器の境界を確認する

モジュール数、予想最低温度での直列電圧、セル温度が高いときの動作電圧、コントローラーの入力範囲、電流制限、モーター始動方式、ケーブル長、導体損失、電源の切り離し、接地、サージ保護、筐体の使用環境を確認します。 アレイの影は、晴れた一日の正午だけでなく、揚水を行う季節全体と予定運転時間帯全体にわたって評価します。

追尾装置や大きめのアレイで揚水時間を延ばせる場合がありますが、コントローラーは出力を制限することがあり、ポンプも水理的な運転範囲を超えられません。 汚れ、清掃間隔、モジュール劣化、停止時間についての仮定を記録します。 電気機器の選定と通電作業は、地域規則と機器説明に従う適格な担当者が行います。

9。 水源を変化する境界として扱う

水源が瞬間の取水量を維持できなければ、太陽光ポンプは季節計画を達成できません。 井戸では、静水位、動水位、水位低下、回復、法的または運転上の取水限界を記録します。 水路や池では、取水口の水没、異物、季節水位、スクリーン損失を記録します。 水源保護を、空運転、低水位、流量喪失の論理と調整します。

水量を測るには、適切に選定した 灌漑用水量計。 制御器のエネルギーや運転時間は、供給した水量の代わりにはなりません。 季節中に水位が下がったら、TDHを再計算して曲線を読み直します。同じ太陽光入力でも、流量が変わるためです。

10。 水量とエネルギーの同期記録で試運転する

試験前に、水量計の単位、圧力基準、水位基準、タンクの液位・体積換算、タイムゾーン、コントローラーの時計を検証します。 日射強度、水源水位、圧力、流量、体積、電力、コントローラー状態、貯水変化には、一つの時間区間とタイムスタンプ基準を使います。 そうしないと、雲の変化、バルブの切り替え、流量低下が無関係に見えることがあります。

晴天、雲量が変化する日、代表的な区画の運転条件で試験します。 実測した揚程と日射強度において、一日の実測水量を供給者の予測と比較します。 設定値を変更する前に、継続する差異について、日陰、汚れ、水位変化、圧力損失、計器誤差、コントローラーの制限、ポンプの状態を調査します。

11。 月ごとの受入帯域を基に運用する

各月について、予想総水量、揚程範囲、揚水時間、太陽エネルギー入力の根拠、貯水下限、許容補給水量を残してください。 測定の不確かさと通常の変動から、警戒範囲を設定してください。 曇天時の一度の低流量区間は、必ずしも故障ではありません。十分な日射と通常の揚程で日水量を繰り返し満たせないことは、より強い診断信号です。

確認済みの次を使用します。 農場気象観測所の監査 地域の太陽放射データが性能評価に役立つ場合に使用します。 気象の証拠と作物のスケジュールは分けます。放射量は利用可能な電力の説明に役立ちますが、作物の需要は、生育段階、天候、土壌、根の状態、灌漑方針に依存します。

12。 調達と引き渡しのチェックリスト

• 12 か月の総必要水量と太陽エネルギー資源の表を、出典と単位を含めて提供します。
• 重要な月を示し、エネルギー、揚程、運転日程に対して重要な理由を説明します。
• 承認された区画の水源水位範囲、TDH 計算、システム曲線を提示します。
• 関連する揚程、日射強度、アレイ構成での供給者の出力曲線を入手します。
• 貯水を、予備、越流、損失、補給水の規則を含む日次収支としてモデル化します。
• 計器、センサー、時刻同期、保護、受入の時間区間を規定します。
• 代表的な晴天、曇天、ゾーン切替条件で試運転してください。
• 計算、設定、図面、校正記録、警報ロジック、季節ごとの確認予定を引き継いでください。

受入れ結果は、測定に基づく給水サービスです： 重要な季節を通じ、必要な日々の立方メートル水量が指定の圧力境界へ届き、水源、ポンプ、制御器、アレイ、貯蔵の限界が守られる。 すべての仮定を監査可能な一つの水・エネルギー収支に残すことで、パネルのワット数だけに頼るより、後の拡張・故障診断がはるかに安全になります。