TP #20:
02/85
LA COMPRENSIÓN DE
LAS BOMBAS DE AGUA SOLARES
por
C. J. SWET
los Críticos Técnicos:
PAUL E. DORVEL
John D. Furber
Daniel Ingold
Published por:
VITA
1600 Bulevar de Wilson, Colección 500,
Arlington, Virginia 22209 EE.UU.
TEL:
703/276-1800 * el Facsímil:
703/243-1865
Internet: pr-info@vita.org
ISBN #0-86619-220-4
PREFACE
Este papel es uno de una serie publicado por Voluntarios en Técnico
La ayuda para proporcionar una introducción a específico innovador
las tecnologías de interés a las personas en los países en desarrollo.
Se piensa que los papeles son usados como las pautas para ayudar
las personas escogen tecnologías que son conveniente a sus situaciones.
No se piensa que ellos proporcionan construcción o aplicación
se instan a las Personas de details. que avisen VITA o una organización similar
para la información extensa y soporte técnica si ellos
hallazgo que una tecnología particular parece satisfacer sus necesidades.
Los papeles en las series eran escrito, repasaron, e ilustraron
casi completamente por VITA Volunteer los expertos técnicos en un puramente
basis. voluntario Unos 500 voluntarios estaban envueltos en la producción
de los primeros 100 títulos emitidos, mientras contribuyendo aproximadamente
5,000 horas de su time. el personal de VITA incluyó María Giannuzzi
y Leslie Gottschalk como editores, Julie Berman que se ocupa dado la composición
y diseño, y Margaret Crouch como gerente del proyecto.
C.J. Swet, el autor de este papel, tiene un fondo diseñando,
y es un consultor en las tecnologías mansas " solares y otras ",
con el énfasis especial en el almacenamiento de energía.
Él tiene 20 años
experimente en el campo de energía solar, y ha consultado adelante
la energía solar y otra tecnología apropiada proyecta desarrollando
countries. Él ha publicado varios papeles en la energía solar
y otra energía relacionó los temas.
Críticos de Paul E. Dorvel, John,
D. Furber, y Daniel Ingold también son los expertos en el campo de
energy. solar Paul E. Dorvel es el Principal actualmente Asociado
Diseñe en la Power Systems Division del Internacional
Company. Diseñando Él tiene encima de siete años experimentar en Africa
la investigación de mercado haciendo y campo que diseñan para el micropump solar
la irrigación systems. John D. Furber es Presidente de Agradable
La Corporación de Software de valle y Energía de Luz de las estrellas Technology. Él
frecuentemente las conferencias y consulta en ultramar en las tecnologías de la energía solar.
Daniel Ingold es un biophysicist entrenando y un
ingeniero de la investigación a la Corporación de la tecnología apropiada.
VITA es un privado, empresa no ganancial que apoya a las personas
trabajando en los problemas técnicos en los países en desarrollo.
las ofertas de VITA
la información y ayuda apuntaron a ayudar a los individuos y
los grupos para seleccionar y las tecnologías del instrumento destinan a su
situations. VITA mantiene un Servicio de la Pregunta internacional, un
el centro de la documentación especializado, y una lista informatizada de
los consultores técnicos voluntarios; maneja los proyectos del campo a largo plazo;
y publica una variedad de manuales técnicos y papeles.
Para más información sobre VITA repara en general, o el
la tecnología presentó en este papel, contacto VITA a las 1815 Norte
La Calle de Lynn, Colección 200, Arlington, Virginia 22209 EE.UU..
UNDERSTANDING LAS BOMBAS DE AGUA SOLARES
Por VITA C.J Voluntario.
Swet
LA INTRODUCCIÓN DE I.
Este papel examina systems de la bomba de agua que usa la radiación solar
como una fuente directa de energía.
que Nosotros parecemos principalmente a en pequeña escala
las aplicaciones rurales en el Mundo Tercero dónde el potencial
los beneficios son mayores y la economía del cerca de-término parece más más
favorable. Dos acercamientos técnicos genéricos para el agua solar
bombeando el systems se examinarán:
(1) termodinámico (en que
la energía radiante se convierte para calentar primero); y (2) fotovoltaico
(en que se convierte primero a electricidad).
Desde que
la tecnología fotovoltaica es más madura, se usa para económico
las comparaciones con otros métodos de bombear el agua.
Nuestro tratamiento
de este asunto complejo es necesariamente superficial; el objetivo es a
proporcióneles la visión suficiente a los usuarios probables para determinar
si la bomba de agua solar es una opción creíble para su
la situación específica, y para amueblar una guía para la investigación extensa. (*)
LA HISTORIA
La historia de tecnología de la bomba de agua solar termodinámica va
atrás casi cuatrocientos años, cuando el deCaux del Salomón en Francia
el agua levantada para una fuente por la expansión de aire solar-acalorado.
Por el principio de este siglo, muchos del competir actualmente
ya se habían explorado los conceptos del plan, y varios prometiendo
los esfuerzos a la comercialización eran en marcha cuando la actividad menguó
debido al advenimiento del artefacto de la combustión interna y
fuels. comercial barato que Mucho de este desarrollo había sido apuntado
a las aplicaciones relativamente de gran potencia.
no era hasta el
el resurgimiento de interés en energía solar causada por los 1973-1974
embargo de aceite que la atención mayor empezó a ser dirigida a en pequeña escala
las aplicaciones rurales en los países en desarrollo.
(*) De interés particular al lector serio en este campo es
el el trabajo definitivo y comprensivo hecho en la conjunción
con el Desarrollo de los Naciones Unidas el Banco de Programme/World En pequeña escala
Irrigación solar-impulsada que Bombea Systems Project por el Señor
William Halcrow & los Compañeros y el Desarrollo de la tecnología intermedia
Agrúpese, Ltd. La referencia más importante para el probable
el usuario de la bomba solar es el Manual en la bomba de agua Solar (vea
la bibliografía).
En el contraste, el desarrollo de bombas de agua fotovoltaicas tiene
las aplicaciones rurales en pequeña escala pesadamente dadas énfasis a desde el
1960s. Mientras los dos de estos acercamientos técnicos continúan a
madure, ni puede juzgarse todavía inherentemente superior.
la Mayoría de
los recientes esfuerzos, sin embargo, se han concentrado adelante fotovoltaico
el systems y una mayoría de campo de la bomba solar la experiencia que opera
ha estado con las instalaciones fotovoltaicas.
NECESIDADES SERVIDAS POR LA TECNOLOGÍA
Pueden usarse las bombas de agua solares para la irrigación, el agua de la comunidad,
proporcione, ganado regando, y en los varios procesos industriales.
En el principio ellos pueden usarse casi en cualquier parte, pero el más más
las necesidades compeliendo y oportunidades se encuentran en el combustible-pobre pero
las áreas rurales sol-ricas del Mundo Tercero.
que las bombas Solares también pueden ser
casi cualquier tamaño, pero la mayoría de las granjas pequeñas, pueblos, y las manadas animales
en los países en desarrollo requiera poder del rendimiento hidráulico de menos
que un kilowatt. lejos de que Muchos de estos usuarios potenciales también son
una reja eléctrica a económicamente palmadita que la fuente de fuerza, y
el engine-driven bombeando tiende a también ser el prohibitevely caro
como la deuda inestable al cost alto de combustible comprado e insuficiente
el mantenimiento y capacidades de la reparación.
Los países en desarrollo requieren menos costoso cada vez más y más
los métodos fiables de bombear agua que no confia en el anuncio
la energía supplies. la bomba de agua Solar es potencialmente uno de varios
alternativas satisfactorias que también incluyen el viento riegan,
la biomasa, animal, y el poder humano.
El uso mayor de irrigación se necesita aumentar el rendimiento claramente
de la tierra cultivada existiendo y para permitir el cultivo presentemente de
land. Nearly marginal o inutilizable todos este adicional
la irrigación tendrá que usar el agua bombeada, desde que la mayoría del
ya se explotan totalmente fuentes disponibles de agua gravedad-alimentada.
En los países del Mundo Terceros, la mayoría irrigó que la tierra está en la familia
las parcelas de menos de cuatro hectáreas, una proporción grande de éstos
puede esperarse que estando bajo un hectare. Esta práctica se extiendan
a las tierras no todavía bajo el cultivo, desde que las parcelas pequeñas han sido
encuentre para ser más productivo que las unidades de cultivo grandes por lo que se refiere a
rinda por la hectárea aunque más exigiendo por lo que se refiere a la labor
la entrada.
La demanda diaria para el agua de la irrigación bombeada varía, mientras dependiendo ampliamente
en la estación, siegue, fase de crecimiento, la región, el método de agua,
la distribución, y efectividad de dirección de agua, con el máximo,
los valor comprendido entre aproximadamente 20 a 120 metros cúbicos por la hectárea por
day. Water las fuentes incluyen el agua subterránea de abra (excavó) pozos o
barrenos que son el agua freática de los ríos, estanques, o canales,
y típicamente a las profundidades de dos a 10 metros nivel bajo tierra.
Raramente se extrae el agua de la irrigación de las profundidades mayor que 10
los metros porque el valor de sus beneficios raramente es alto bastante a
justifique el cost extra de pozos más profundos y los bombeando adicionales
energy. para ser económicamente factible para las aplicaciones agrícolas,
los cost de agua entregados deben estar menos del valor de
los beneficios obtuvieron a través del uso del agua de la irrigación, o,
a través de los rendimientos mejorados o permitiendo crecer más cosechas por
year. En 1982 una norma global para el techo del cost para agua entregada
al campo (no a la cosecha) era aproximadamente US$0.06
por el metro cúbico, aunque claramente la figura real en un particular
la situación dependerá de las cosechas crecidas, la aplicación del campo,
la eficacia, y precios de mercado.
Si 60 por ciento de los bombeamos
el agua es usada por la propia cosecha (una condición bastante típica para
la tierra surca), el techo del cost para ese agua sería US$0.10
por el metro cúbico.
La mayoría de los pueblos en los países en desarrollo tienen menos que 1,500 habitantes,
y en muchos de esos pueblos el por cabeza el agua
el consumo está lejano menos de los 40 o más litros por día juzgado
deseable de un punto de vista de salud.
UNA razón común para este bajo
el consumo es que todo la agua es arrastrada de un solo bien,
produciendo el lines, y en los pueblos más grandes, la necesidad dado llevar
el agua las distancias considerables.
Aunque el múltiplo dispersó los pozos
alivie estos problemas, fuentes contaminadas se puestas más difícil,
al agua subterránea de avoid. normalmente se extrae de las profundidades
de 30 metros o más porque su valor para el consumo humano es
muy mayor que que para la irrigación; vendedores de agua desarrollando
los países ordenan a menudo un precio equivalente a más de
US$3.00 por el metro cúbico para 10 a 30 litros por día.
Para esto
la aplicación, la viabilidad económica de bomba de agua solar es
mucho menos un factor que su pariente de la posición competitivo a
otros métodos de bombear mecanizado.
Por ganado-regar en las áreas remotas, diariamente exija por la cabeza
varía, mientras dependiendo ampliamente de la casta y tipo de forraje; aproximadamente 40
los litros son bastante representante para el ganado de la lechería.
En reciente
años muchas bombas de barreno de engine-driven se han instalado para
este propósito, bombeando de las profundidades tan bajo como 30 metros.
Thus, un
la manada de ganado y un pueblo de la misma población puede tener
los requisitos de poder bombeando comparables.
However, para esta aplicación,
es a menudo deseable tener el múltiplo dispersado las bombas en
pida para minimizar el sobreapacentamiento cerca de cada lugar del riego.
Éstos
las consideraciones acentúan la necesidad por bombas que pueden operar fiablemente
cuando desatendido para los periodo largos de tiempo, y ese no haga
requiera las tiendas de combustible seguras a cada lugar del riego.
II. LOS PRINCIPIOS QUE OPERA
Aunque la bomba de agua solar termodinámica y fotovoltaica
los systems son conceptualmente similares en eso que los dos se impulsan
directamente por la radiación solar, sus principios que opera realmente son
different. lo siguiente la discusión resalta el distintivo
los rasgos de estos systems. (*)
SYSTEMS TERMODINÁMICO
Los systems Todo termodinámicos usan a un coleccionista solar para convertir solar
la radiación para calentar y un artefacto de calor para convertir el calor al mecánico
el poder para pumping. En los artefactos de calor un fluido o el gas absorbe
caliente a una temperatura superior que lo causa para extender; él
entonces los contratos en el levantamiento del calor a una más bajo temperatura.
Esta expansión y la reducción se enjaeza para mover un reciprocando
el pistón en un cilindro, o puede extender contra una turbina
la rueda.
Figure 1 ilustra la energía básica fluye, mientras mostrando cualitativamente
31p05.gif (600x600)
el diferencial de temperatura necesario por el artefacto de calor
y las pérdidas inevitables asociaron con cada fase del
process. De las dos temperaturas indicadas, el más bajo no puede
sea más bajo que el del agua bombeada a que el inutilizable
el calor degradado se rechaza típicamente, mientras el superior es
grandemente controlado por el tipo de coleccionista.
Increasing el
la temperatura superior (dentro de los límites prácticos) los aumentos el global
la eficacia del system y reduce el tamaño del coleccionista requerido, pero
normalmente al cost de complejidad mayor o más caro
materials. Esto caracterizó la lata del acercamiento conceptual ampliamente
tenga muchas encarnaciones diferentes, con los varios tipos y combinaciones,
de coleccionistas, fluidos activos, ciclos de artefacto de calor, los artefactos,
y bombas, como discutido en la Sección III.
SYSTEMS FOTOVOLTAICO
Estos systems se aprovechan del efecto fotovoltaico para convertir solar
la radiación a electricidad de la corriente directa que impulsa un motor-generador
pump. en que UN diseño del system fotovoltaico básico se muestra
Figure 2. conversión Fotovoltaica ocurre cuando las caídas ligeras en un
31p06.gif (600x600)
adelgace, el material llano llamó una batería solar.
Un lado de la célula
se pone eléctricamente positivo, y el otro eléctricamente el negativo.
Éste es un semiconductor, el efecto electrónico.
Like un transistor,
la batería solar no tiene ninguna pieza que mueve excepto los electrones.
(*) Detalló pueden encontrarse explicaciones de estos principios que opera
en las publicaciones listadas en la bibliografía.
Con tal de que las caídas ligeras en la célula, los electrones fluyen como un
la corriente eléctrica a través de un circuito externo que contiene el
motor. a que se conectan las baterías solar Individuales en los cordones de la serie
obtenga el voltaje del rendimiento deseado.
Pueden conectarse las Serie cuerdases
en el paralelo para obtener el rendimiento deseado actual de un
module. se interconectan Varios módulos entonces y se montan.
El rendimiento de la serie fotovoltaico actual y poder--al voltaje de la magnitud
es constante--varíe linealmente con el irradiance solar.
La Eficacia de
y disminución de la potencia desarrollada con la temperatura celular creciente en el
el orden de 0.5 por ciento por [los grados] el LENGUAJE C sobre 28 [los grados] C.
Figure 3 muestras las características de la actuación de los componentes
31p08.gif (600x600)
de un system bombeando fotovoltaicos típicos, ilustrando la importancia
de emparejar apropiado de la fuente del electical y el hidráulico
cargue encima de un rango de condiciones de funcionamiento.
Algún optativo
los componentes y configuraciones de estos systems se discuten en
La sección III.
III. DESIGN LAS VARIACIONES
SYSTEMS TERMODINÁMICO
La mayoría del systems en pequeña escala que se ha desarrollado el más allá
los prototipo fase uso Rankine ciclos similar al uno mostrado
esquemáticamente en Figura 4, con los fluidos activos orgánicos como
31p09.gif (600x600)
Freon 11 y motores alternativos del lento-velocidad que directamente manejan
el pistón pumps. Muchas regiones de desarrollo están familiarizadas con el Rankine
el systems debido a la experiencia con las máquinas de vapor.
el funcionamiento Orgánico
los fluidos pueden producir las eficacias de conversión de calor-a-trabajo superiores
que el vapor a las temperaturas a a su límite de estabilidad de
aproximadamente 150 [los grados] el LENGUAJE C, pero el cuidado extremo debe tenerse para asegurar cero goteo
subsecuentemente las cantidades muy pequeñas incapacitan el system y recargando
es difícil en el field. que UN motor alternativo es virtualmente
el único choice, desde que las turbinas y los extensor rotatorios son
excesivamente caro en los tamaños pequeños de interés.
El Lento-velocidad de
reciprocando (el pistón) las bombas tienden a ser más eficaz que
las bombas centrífuga de gran velocidad convencionales a las cabezas mayor que
aproximadamente 10 metros, aunque las solas bombas centrífuga de la fase (qué
es fácil hacer) está bien preparado para muy la irrigación del bajo-cabeza.
Los system pintaron en Figura 4 que se diseñó por un finlandés
la compañía, tiene un concentrador del comedero-tipo el coleccionista solar que
sigue el sol rodando sobre un eje norte-sur horizontal.
El partidario del sol es automático, impulsado por el peso cambiando de,
el Freon solar-acalorado y controló por una sombra del sol montada adelante el
el coleccionista, pero la orientación debe restablecerse cada día por mano.
El coleccionista tiene una 12 metro del cuadrado abertura, ocupa 16.5
los metros del cuadrado de espacio de tierra, y pesa 170 kilograms. All de
los otros componentes sobre-molidos ocupan un 0.4 metro cúbico volumen
y pesa aproximadamente 50 kilogramos.
Aluminio de se usa extensivamente para
disminución de peso y resistencia contra la corrosión.
A un Freon
la temperatura de 107 [los grados] el LENGUAJE C el rate de la entrega informado es aproximadamente dos
los litros por segundo (aproximadamente equivalente a 40 metros cúbicos por día
si la bomba opera ocho horas) contra una cabeza bombeando total de
14 meters. El rate informado es por segundo casi cinco litros
(100 metros cúbicos por día) contra una cabeza de tres metros.
El
la situación de bomba de sobre-tierra limita el uso de este system a
pozos poco profundos o fuentes del agua freática que involucran las alturas de aspiración no
mayor que aproximadamente ocho metros.
Un system algo similares del Oeste Alemania tiene aproximadamente 40 honradamente
los metros de coleccionistas del plato llanos estacionarios que pueden calentar el
El Freon 11 fluido del funcionamiento a aproximadamente 90 [los grados] C. que Su bomba puede localizarse
debajo de la calidad y depende profundamente adaptable de los pozos a 60 metros.
El testing preliminar en India indica un rate de la entrega de 40
los metros cúbicos por día contra total que bombea cabezas de 15 a 20
meters. La bomba se clasifica según tamaño para permitir el rendimiento mayor cuando más grande
se usan los coleccionistas.
El agua (el vapor) tiene algunas ventajas importantes como un ciclo del Rankine
fluid. activo puede usarse a las temperaturas superiores que es
posible con los fluidos orgánicos, para lograr las eficacias superiores.
También, las consecuencias de goteo son lejos menos severas.
Un indio
la empresa ha desarrollado un 2-kilovatio uniflow que reciproca el vapor
la potencia del motor por un vaso tira reflector comedero coleccionista.
Sin embargo, las temperaturas superiores requieren mayor óptico y rastreando
precisión que aumenta el cost por el área de coleccionista de unidad y
tiende a compensar la reducción del tamaño hecha posible por mejorada
efficiency. La competitividad económica de a alta temperatura
Ciclo del Rankine las bombas solares todavía son un bajo la disputa.
Los Stirling ciclo calor artefactos ofrecen el más prometedor quizás
los medios de aprovecharse de las temperaturas subidas a-mil (encima de 500 [los grados] el LENGUAJE C) eso
puede obtenerse con los coleccionistas de convergencia de punto, como parabólico
el plato reflectors. Sunpower Inc.
en los Estados Unidos ha desarrollado
un motor Stirling del pistón libre con una bomba del diaphram íntegra,
el helio usando como el fluido activo.
En las pruebas por el fabricante
con una entrada termal solar simulada de 1 kilovatio (correspondiendo
al rendimiento de un plato aproximadamente 1.4 metros en el diámetro),
el motor Stirling entregó 2 litros por segundo a las 560 [los grados] el LENGUAJE C
contra una cabeza de cuatro metros.
En su fase presente de desarrollo,
sin embargo, se daña fácilmente, y los resultados de la prueba han sido
disappointing. Otra bomba del motor Stirling prometedora es el
Fluidyne " system del pistón líquido que se desarrolla por otro indio
la compañía, pero ninguna versión solar se ha demostrado todavía.
Muchos otro intrigando técnicamente y el systems potencialmente útil
ha sido o está desarrollándose, mientras incluyendo:
1.
el systems del Rankine orgánico menor;
2.
muy pequeño (aproximadamente 25 vatios) el systems del Rankine de vapor;
3.
un vapor orgánico la bomba a pistón líquida;
4.
una bomba a pistón de líquido aérea acalorada;
5.
una bomba de artefacto de viga mecedora haciendo perder el equilibrio fluida; y
6.
que los varios systems del elemento de estado sólido basaron en " metales de memoria,"
Los polímeros de , y la expansión diferencial de bimetal
despoja.
Algunos de estos systems se han puesto comercialmente disponible, pero él
debe darse énfasis a que ninguno de ellos (o de los otros conceptos
descrito anteriormente) se conoce para haber sufrido con éxito el
el testing extenso bajo condiciones del campo que caracterizan un
el producto maduro.
La habilidad dado fabricar y reparación que la tal tecnología depende a menudo
en el region. El varios systems a desarrollándose presentemente en
India probablemente se fabricaría allí, y un indio
el afiliado del Oeste la compañía alemana está evaluando la posibilidad
de producir todos o parte del system alemán localmente.
Esto
no signifique, sin embargo, que estos systems de plan indio pudieron
o se fabricaría en otra parte en el Mundo Tercero.
El Apoyando
los marcos, cambiadores de calor convencionales, y algunos tipos de
podrían hacerse los coleccionistas y podrían repararse en muchos países en desarrollo,
pero los motores alternativos y bombas a pistón de eficacia alta
requiera tolerancias íntimas que no pueden ser prontamente logrables
con las habilidades disponibles y equipo.
SYSTEMS FOTOVOLTAICO
Varios tipos y tamaños de systems fotovoltaico están disponibles
comercialmente, en las varias fases de desarrollo del producto que la reunión
el rango de bombear las necesidades perfiló en la sección I.
El significante
diseñe las variaciones de estos systems son menos y más fácilmente
presentado que aquéllos del relativamente inmaduro termodinámico
approach. en que Estas variaciones centran principalmente:
1.
la opción de material de la batería solar;
2.
la opción entre estacionario y sol-siguiente solar
forma;
3.
la opción entre plano y concentrador solar
forma;
4. el tipo de motor eléctrico;
5.
el tipo de bomba; y
6.
el método de source/load emparejar.
Los systems disponibles Todo comercialmente usan el silicón cristalino solar
las células, del solo cristal o polycrystal type. Other
los tipos de baterías solar que pueden ser menos caras son bajo
development. Éstos usan películas delgadas de materiales del semiconductor,
como silicón amorfo o amarillo de cadmio.
Actualmente disponible
las series solares producen 100 vatios aproximadamente por el metro del cuadrado bajo el
la mayoría del conditions. favorable que las necesidades bombeando Específicas no influencian
la opción entre estos planes compitiendo.
En la mayoría del systems las series solares tienen una orientación fija; ellos
se ladea permanentemente hacia el ecuador a un ángulo que aumenta al máximo
la colección de energía durante la estación de demanda máxima (o
durante el año si la demanda es bastante constante).
Éste es el más simple
y más configuración económica, pero no necesariamente el menor-caro
por lo que se refiere al cost por la unidad de agua entregada.
A
ligeramente mayor primero el cost y complejidad, la orientación puede
se ajuste varios tiempos por mano durante el día, mientras aumentando por eso
el rendimiento diario por a a 30 por ciento.
que Esto tiende a ser
el cost eficaz con tal de que el trabajo a mano está disponible y es
barato para la irrigación muy estacional applications. Si el
el system se usa encima de la mayoría del año, un totalmente el seguimiento automático
el dispositivo puede ser justified. Aunque los tales systems no tienen todavía
la fiabilidad suficiente demostrada bajo las condiciones del campo, algunos
el reciente campo la experiencia que opera con el Freon gravedad-manejado
los perseguidores en bombear el systems han estado animando. (*)
Con tal de que las baterías solar permanezcan el artículo del cost dominante hay un
el incentivo para no sólo reducir el área requerida a través del partidario del sol
pero también a través de concentrarse el interceptado solar
radiation. que Los cost disminuyen debido a la reducción del área celular extensa
tiende a ser compensado por el cost agregado de concentrarse las ópticas y
la necesidad por refrescar bien de las células y seguimiento más preciso.
Si los precios de la batería solar disminuyen como predicho, el incentivo
vuélvase mucho menos compeliendo.
Los motores de corriente directa de imán permanente son el más más normalmente usó
bombee a chóferes para el systems en pequeña escala.
Los corriente alterna motores
el cost menos pero es mucho menos eficaz en los tamaños de interés.
Se han usado los servomotores lineales para manejar las bombas a pistón, pero el
el concepto requiere considerablemente más desarrollo.
Muchos del
la corriente directa va en automóvil en el uso actual es del convencional
tipo del cepillo que es eficaz pero malamente satisfecho para sumergió
el funcionamiento y reemplazo de cepillo de necesidades después de cada pocos mil
(*) Vea Dankoff por ejemplo, W., " Bombeando el Agua, " la Edad Solar, febrero,
1984, el pp. 29-35.
horas de use. Electrónicamente-commutated la corriente directa del brushless
los motores están encontrando el favor porque ellos requieren menos mantenimiento
y se adapta más prontamente al funcionamiento sumergido, aunque
ellos son ligeramente menos eficaces.
Frecuentemente se usan las bombas centrífugas de una etapa cuando el total
bombeando la cabeza es menos de 10 metros, y o es mismo-cebado
o (si la altura de aspiración es demasiado grande) sumergió.
Con los pozos abiertos
o las fuentes del agua freática, estas bombas y los motores pueden flotar,
minimizando la altura de aspiración por eso.
Para las cabezas superiores, o,
centrífugo en muchas fases o el desplazamiento positivo (pistón o progresivo
la cavidad) los tipos son muy eficaces.
Si la bomba es anterior
conecte con tierra o flotando, normalmente se acopla estrechamente al motor;
si sumergió, la bomba o puede acoplarse estrechamente a un submarino
motor o manejado por un pozo vertical.
el desplazamiento Positivo
las bombas ordinariamente se sumergen excepto en casos dónde el alzamiento es
pequeño pero la cabeza bombeando total es alta.
Pueden hacerse las bombas centrífugas de una etapa con la cabeza-capacidad
las características que bastante estrechamente el actual-voltaje de la serie solar
las características, para que la serie pueda operar al cerca de-cresta
la eficacia encima de una gama amplia de condiciones de funcionamiento.
Esto
emparejando no pueden tener lugar con el centrífugo en muchas fases o positivo
el desplazamiento pumps. Para systems que no es inherentemente
compatible en este respeto, es posible instalar un electrónico
impedancia que empareja el dispositivo entre la serie y el motor
eso perfeccionará la carga automáticamente en la serie.
Éstos
los dispositivos, perseguidores de punto de poder máximos llamados o poder del máximo
directores (MPCs), aumentará el periódico bombeó rendimiento y testamento
permita bombear para empezar bajo el irradiance del moring bajo.
el poder Máximo
directores agregan a la complejidad y cost de un system, además,
a crear un cinco purgado de potencia por ciento aproximado adelante el
las Indicaciones de array. son que ese MPCs son muy rentables en
el systems encima de aproximadamente un kilovatio capacidad máxima.
Debajo de este nivel,
puede ser más rentable sustituir la capacidad de la serie extra
para un MPC.
La producción local de casi todos componentes excepto las baterías solar
parece posible en muchos países en desarrollo. (*) India y Brasil
ha empezado que la fabricación celular y algunos otros países están considerando
la asamblea de módulos de las células importadas.
Desde que solar
la tecnología celular está adelantando tan rápidamente, y las opciones cruciales
entre los materiales de semiconducting de candidato tiene que ser hecho todavía,
(*) Para una discusión en profundidad del potencial para la producción local,
vea En pequeña escala Solar-impulsó Bombeando Systems:
La Tecnología
Su Economía y Avance, por William Halcrow y
Los compañeros, y tecnología intermedia Power, S.A.., y su apoyando
los documentos acerca de la fabricación de bombas de agua solares en
los países de menor desarrollo económico (el 1983 dado junio).
puede ser prudente para la mayoría del Mundo Tercero esperar el
la emergencia de acercamientos del plan claramente superiores antes de invertir
en la producción facilities. de otra manera que las baterías solar, el más más
los artículos dudosos para la fabricación local potencial parecen ser
las bombas a pistón, debido a sus tolerancias del mecanizado íntimas.
IV. COMPARING LAS ALTERNATIVAS
Para ganar la aceptación extendida, las bombas de agua en pequeña escala no deben
sólo entregue el agua a un cost debajo del valor de ese agua; ellos
también deba hacer para que a un más bajo cost que los métodos alternativos de
water. bombeando más prominente entre el actualmente disponible
las alternativas son diesel o artefactos de querosén, el poder del viento, los animales,
y humans. UNA base buena por compararlos con solar es el
el cost por el volumen unidad de agua entregado bajo como las condiciones
encima de un gusta el número de años.
de que Esto toma en el coste del account
comprando, financiando, la entrega, la instalación e iniciación, alimentan,
operando y labor de mantenimiento, reparaciones, y replacements. En
El Programa de Desarrollo de Naciones Unidas estudia, el coste comparativo
de agua entregada se ha estimado para la irrigación, el pueblo,
el abasteciemiento de agua, y ganado que riega en Kenya, Bangladesh, y
Thailandia (vea la bibliografía).
Basado en 1982 precios, algunos resultados típicos se muestran en Figuras 5, 6, 7, y 8.
31p150.gif (600x600)
Hay muchas calificaciones a estos resultados,
demasiado numeroso y complejo para la exposición aquí.
que debe apuntarse
fuera, sin embargo, que el coste solar es basado adelante fotovoltaico
systems en que el artículo del cost dominante es el módulo solar a
su 1982 precio de sobre US$8 / el vatio máximo.
que el precio es probable a
póngase muy más bajo dentro de unos años, mientras haciendo la opción solar
más competitivo. It también debe notarse que el atractivamente
el coste de poder de viento bajo es por término medio basado las velocidades del viento malas
para cada rural; dentro de esos países hay regiones con
wind. totalmente inadecuado El coste para el poder del animal es un poco
optimista porque ellos no incluyen el cost de desviar
los animales de otras actividades, y el " coste de diesel de caso " bajo
es basado en el unrealistically los valor optimistas por el cost de combustible y
consumption. Con estos punto en la mente parece bastante claro
que dentro de unos años solar será bastante competitivo en la mayoría
regiones soleadas que tienen el viento pequeño.
EL GLOSARIO DE DE CONDICIONES
Aperature. El área de la colección solar.
El plato collector. Uno en que la superficie reflejando es un paraboloid
de revolución que se concentra la radiación solar directa
hacia un absorbente a su point. Usually focal para
Las temperaturas de sobre 250 [los grados] el LENGUAJE C, con el seguimiento del dos-eje.
Drawdown. La distancia el nivel de agua en un bien es temporalmente
bajó bombeando.
El plato llano collector. Uno solar en que la abertura es esencialmente
idéntico al área de la superficie del absorbente, el
la superficie absorbente es esencialmente plana, y ninguna concentración
es employed. Usually para las temperaturas debajo de 100 [los grados] C.
El rendimiento hidráulico power. El poder impartido por la bomba al
riegan, proporcional al producto del rate de flujo y el
suman bombeando head. En los vatios, aproximadamente iguale a los litros por
secundan los metros de tiempos cronometra diez.
Irradiance (la intensidad de la radiación).
La energía la densidad flundente en el
la radiación solar, normalmente expresada en los vatios por el metro cuadrado.
Head. estático La distancia vertical entre la fuente de agua
nivelan a ningún flujo y el punto de descarga.
La succión lift. La altura de que el agua debe alzarse el
El fuente nivel a la bomba.
Total que bombea head. El drawdown de la ventaja de cabeza estático y presión de flujo
Las pérdidas de conduciendo por tuberías.
El comedero collector. Uno con un reflejar parabólico cilíndrico
aparecen que se concentra la radiación solar directa hacia un
El absorbente de (normalmente un tubo) a su line. Usually focal para
Las temperaturas de de 100 [los grados] a 250 [los grados] el LENGUAJE C, rastreando aproximadamente un eje.
El system global efficiency. El fragmento de radiación solar interceptada
que imparte bombeando la energía al agua, es decir, bomba
el poder del rendimiento hidráulico por el aperture/irradiance de la unidad.
BIBLIOGRAPHY/SUGGESTED READING LA LISTA
Halcrow, William y Compañeros, y tecnología intermedia Power,
S.A..
Small-scale Solar-impulsó Bombeando Systems: La Tecnología,
Su Economía y Avance (el Desarrollo de los Naciones Unidas
El Programa Proyecto GLO/80/003) . Washington, el D.C. : Mundo,
El Banco de , el 1983. dado junio Disponible a través del Banco Mundial, a lo largo de
con lo siguiente documentos justificantes:
1.
La Actuación de prueba en el systems bombeando fotovoltaico mejorado
2.
la evaluación Económica de bombas de agua solares
3.
El Potencial de para la mejora de systems bombeando fotovoltaico
4.
Review de systems bombeando termodinámico solar
5.
Manufacture de bombas de agua solares en los países en desarrollo
Irrigación Solar-impulsada en pequeña escala que Bombea Systems
(el Naciones Unidas Desarrollo Programa Proyecto GLO/78/004,
Phase yo informo) . Washington, D.C.,:
El Banco Mundial de , el 1981 dado julio.
See también Irrigación Solar-impulsada En pequeña escala que Bombea System
la Revisión Técnica y Económica (el 1981 dado septiembre), amplificando
este informe.
El manual en la bomba de agua Solar (el Desarrollo de los Naciones Unidas
El Programa Proyecto GLO/80/003) . Washington, D.C.,:
El Banco Mundial de , el 1984. dado febrero Este manual directamente las direcciones
los problemas concretos y métodos de seleccionar, evaluando,
y especificando un system de la bomba de agua solares.
Kreider, J., y Kreith, F., el eds.
La energía solar de Handbook. Nueva York:
La McGraw Colina, 1981. a que El lector se envía lo siguiente,
Los capítulos de :
Capítulo 1 para la historia de bomba de agua termodinámica solar
Capítulo 7 para el non-concentrating los coleccionistas solar-termales
Capítulo 8 para los coleccionistas de la concentración intermedios
Capítulo 9 para los coleccionistas de la concentración altos
Capítulo 22 para los artefactos de calor impulsados solares
Capítulo 24 para el photovoltaics
McNelis, ed. la United Reino Sección de energía solar Internacional
La Sociedad de .
Los Procedimientos de de Conferencia en la energía solar por Desarrollar
Los Países de , el Volumen en la Refrigeración y bomba de agua.
Londres:
ISES, el 1982 dado enero.
El Programa de Desarrollo de Naciones Unidas; el Banco Mundial; y Filipinas
El Ministerio de de Procedimientos de Energy. de Talleres en el Bombear Solar
en Countries. Washington En vías de desarrollo, D.C.:
El Banco Mundial de , junio,
1981.
LA LISTA PARCIAL DE FABRICANTES DE AND DE PROVEEDORES
OF LA BOMBA DE AGUA SOLAR SYSTEMS
SYSTEMS TERMODINÁMICO (no los productos necesariamente maduros):
Dornier el Rankine orgánico el plato llano,
Postfach 1360 aprox. 500 vatios rendimiento
7990 Friedrichshafen 1
LA REPÚBLICA FEDERAL DE ALEMANIA
Grinakers fluido de que hace perder el equilibrio el artefacto de la viga,
a/c À. de la Cerveza el plato llano, aprox. 200 vatios,
P.O. Box 349
Rosslyn 0200
LA REPÚBLICA DE AFRICA SUR
Grinakers fluido de que hace perder el equilibrio el artefacto de la viga,
a/c las Pelegano Pueblo Industrias el plato llano, aprox. 200 vatios,
EL P.O. BOX 464
Gaborone
BOTSWANA
Wrede-Ky el comedero del Rankine orgánico
El P.O. Box 42 aprox. 300 vatios rendimiento
SF-02701 KAUNIANEN
FINLANDIA
SYSTEMS FOTOVOLTAICO (comercialmente disponible y bastante madure):
AEG--TELEFUNKEN EL UND DE RAUMFAHRTTECHNIK NEUE TECHNOLOGIEN
Industriestrasse 29
2000 Wedel, Holstein,
LA REPÚBLICA FEDERAL DE ALEMANIA
Aerimpianti S.p.A.
Vía Bergano, 21
20135 Milano
ITALIA
ARCO Solar, Inc.
20554 Calle de Plummer
Chatsworth, California 91311 EE.UU.
A.Y. McDonald Corp.
P.O. Box 508
Dubuque, Iowa 52001 EE.UU.
El panadero-amonestador
133 St. de la empresa
Evansville, Wisconsin 53536 EE.UU.
Briau
BP 43
37009 giras
FRANCIA
Grundfos Pump S.A.
2555 Clovis Ave.
Clovis, California 93612 EE.UU.
Heliodinamica
Caixa Postal 8085
Sao Paulo 01000
BRASIL
Intersol Power
11901 Avenida del Cedro Oriental
Lakewood, Colorado 80228 EE.UU.
Los Hermanos de Jacuzzi
11511 Nuevo Benton Hwy.
Rock pequeño, Arkansas 72201 EE.UU.
La energía solar de Mobil S.A.
16 nogal americano Dr.
Waltham, Massachusetts 02254 EE.UU.
Pompes Gitnard Etablissements
179, bulevar San Denis
92402 Courbevoie
FRANCIA
Los Felipes GmbH, Unternehmensbereich Licht,
EL UND DE ANLAGEN-ENERGIE-SYSTEME
Monckebergstrasse 7
2000 Hamburgo 1
LA REPÚBLICA FEDERAL DE ALEMANIA
Solar Eléctrico Internacional
La Verja de 31 reina Anne
Londres, SW1H 9BU,
INGLATERRA
El Uso solar Ahora Inc.
Embale 306
420 St. de Tiffin Oriental
Bascom Ohio EE.UU.
Solarex S.A.
1335 Piccard Dr.
Rockville, Maryland 20850 EE.UU.
Solavolt International
3646 E. Atlanta Ave.
El fénix, Arizona 85040 EE.UU.
Solec International
12533 Avenida de Chadron
Hawthorne, California 90250 EE.UU.
S.A. Tri-solar
10 DeAngelo Dr.
Bedford, Massachusetts 10730 EE.UU.
Virden Perma-Bilt
2821 mayos Ave.
Amarillo, Texas 79109 EE.UU.
El Taller de Windlight
P.O. Box 6015
Santa Fe, Nuevo México 87502 EE.UU.
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