TP #20: 02/85

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                         TP #20: 02/85
 
COMPREENSÃO DE                         
                       BOMBAS DE ÁGUA SOLARES
 
                              por
                           C. J. Swet
 
                      os Revisores Técnicos:
                         PAUL E. Dorvel
                         John D. Furber
                         Daniel Ingold
 
                         Published por:
 
                             VITA
               1600 Bulevar de Wilson, Apartamento 500,
                 Arlington, Virgínia 22209 E.U.A.
            TEL:   703/276-1800 * Fac-símile:   703/243-1865
                  Internet:  pr-info@vita.org
 
ISBN #0-86619-220-4
 
 
                       PREFACE
 
Este papel é um de uma série publicada por Voluntários dentro Técnico
Ajuda para prover uma introdução a estado-de-o-arte específica
tecnologias de interesse para pessoas em países em desenvolvimento.
É pretendida que os documentos são usados como diretrizes para ajudar
pessoas escolhem tecnologias que são satisfatório às situações deles/delas.
Não é pretendida que eles provêem construção ou implementação
são urgidas para as Pessoas de details.  que contatem VITA ou uma organização semelhante
para informação 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 produção
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 ênfase 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 são os peritos no campo de
energy.  Paul E solar. Dorvel é atualmente o Diretor Associado
Crie na Divisão 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
irrigação systems.  John D. Furber é o Presidente de Agradável
Corporação de Software de vale e Energia de Luz estrelada Technology.  Ele
freqüentemente conferências e consulta para o ultramar em tecnologias de energia solares.
Daniel Ingold é um biophysicist treinando e um
engenheiro de pesquisa a Corporação de Tecnologia Apropriada.
 
VITA é uma organização privada, sem lucro que apóia as pessoas
trabalhando em problemas técnicos em países em desenvolvimento.   ofertas de VITA
informação 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 Investigação internacional, um
centro de documentação 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 informação 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..
 
              UNDERSTANDING BOMBAS DE ÁGUA SOLARES
 
                Por VITA C.J Voluntário. Swet
 
INTRODUÇÃO DE I. 
 
Este papel examina água que bombeia sistemas que usam radiação solar
como uma fonte direta de energia.   que Nós olhamos principalmente a em pequena escala
aplicações rurais no Terceiro Mundo onde o potencial
benefícios são maiores e as economias de próximo-termo parecem mais mais
favorable.  Duas aproximações técnicas genéricas para água solar
bombeando sistemas serão 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
comparações 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 opção plausível para o deles/delas
situação específica, e fornecer um guia para investigação 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 expansão de ar solar-aquecido.
Pelo começo deste século, muitos do competir atualmente
já tinham sido explorados conceitos de desígnio, e vários prometendo
tentativas a comercialização eram a caminho quando atividade baixou
devido ao advento da máquina de combustão interna e
fuels.  comercial barato que Muito deste desenvolvimento tinha sido apontada
a relativamente amplas aplicações.   não era até o
ressurgimento de interesse em energia solar causada pelos 1973-1974
embargo de óleo que maior atenção começou a ser dirigida a em pequena escala
aplicações rurais em países em desenvolvimento.
 
(*) De interesse particular para o leitor sério neste campo é
o o trabalho definitivo e inclusivo feito em conjunção
com o Desenvolvimento de Nações Unidas Programme/World Bank Em pequena escala
Irrigação 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 referência 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
aplicações rurais em pequena escala pesadamente enfatizadas desde o
1960s.  Enquanto ambos estas aproximações 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 experiência operacional
esteve com instalações de photovoltaic.
 
NECESSIDADES SERVIDAS PELA TECNOLOGIA
 
Podem ser usadas bombas de água solares para irrigação, 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 são 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 produção hidráulico de menos
que um kilowatt.  longe do que Muitos destes usuários potenciais também são
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
manutenção e capacidades de conserto.
 
Países em desenvolvimento crescentemente requerem menos caro e mais
métodos seguros de bombear água que não 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 irrigação é precisado aumentar o rendimento claramente
de terra cultivada existindo e permitir cultivo agora de
land.  Nearly marginal ou inutilizável tudo isso adicional
irrigação terá que usar água bombeada, desde a maioria do
já são 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 proporção grande destes,
pode ser esperada que estando debaixo de um hectare.  Esta prática estendam
para terras não 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
contribuição.
 
Diariamente demanda para água de irrigação bombeada varia, enquanto dependendo amplamente
na estação, semeie, fase de crescimento, região, método de água,
distribuição, e efetividade de administração de água, com máximo,
valores que variam de aproximadamente 20 a 120 metros cúbicos por hectare por
day.  Water fontes incluem água de chão 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 chão.
Raramente é água de irrigação 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 aplicações agrícolas,
o custo de água entregado deve ser menos que o valor de
os benefícios obtiveram por uso da água de irrigação, 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 (não para a colheita) era aproximadamente US$0.06
por metro cúbico, embora claramente a figura atual em um particular
situação dependerá das colheitas crescidas, a aplicação de campo,
eficiência, e preços de mercado.   Se 60 por cento dos bombearam
água é usada pela própria colheita (uma condição 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 têm 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 razão 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 irrigação; 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
aplicação, a viabilidade econômica de água bombear solar é
muito menos um fator que sua posição 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 são bastante o representante para gado de leiteria.   Em recente
anos muitas bombas de borehole máquina-dirigidas foram instaladas para
este propósito, bombeando de profundidades tão baixo quanto 30 metros.   Thus, um
rebanho de gado e uma aldeia da mesma população pode ter
exigências de poder bombeando comparáveis.   However, para esta aplicação,
é freqüentemente desejável para ter múltiplo dispersada bombas dentro
ordene para minimizar overgrazing se aproxime cada molhando lugar.   Estes
considerações acentuam a necessidade por bombas que podem operar confiantemente
quando desacompanhado para períodos longos de tempo, e aquele não faça
requeira lojas de combustível seguras a cada molhando lugar.
 
II.  PRINCÍPIOS OPERACIONAIS
 
Embora termodinâmico e photovoltaic água bombeando solar
sistemas são conceptualmente semelhantes nisso que são dadas poder a ambos
diretamente através de radiação solar, os princípios operacionais deles/delas são totalmente
different.  A discussão seguinte realça o distintivo
características destes sistemas. (*)
 
SISTEMAS TERMODINÂMICOS
 
Todos os sistemas termodinâmicos usam um coletor solar para converter solar
radiação 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
então contratos em remoção do calor a uma mais baixa temperatura.
Esta expansão e contração é arreada para mover um reciprocando
pistão em um cilindro, ou pode se expandir contra uma turbina
roda.
 
Figure 1 ilustra a energia básica flui, enquanto mostrando qualitatively

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o 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 não 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
eficiência de sistema e reduz o tamanho de coletor exigido, mas
normalmente às custas de maior complexidade ou mais caro
materials.  Isto caracterizou lata de aproximação conceitual amplamente
tenha muitas incorporações diferentes, com tipos vários e combinações,
de coletores, trabalhando fluidos, ciclos de máquina de calor, máquinas,
e bombas, como discutida em Seção III.
 
SISTEMAS DE PHOTOVOLTAIC
 
Estes sistemas exploram o photovoltaic efetuam para converter solar
radiação para dirigir eletricidade atual que dá poder a um motor-dirigida
pump.  UM photovoltaic básico no que plano de sistema é mostrado
Figure 2.  conversão de Photovoltaic acontece quando quedas claras em um

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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 não tem nenhuma parte comovente menos elétrons.
 
(*) Podem ser achadas explicações detalhadas destes princípios operacionais
nas publicações 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 estão em série conectadas fios para
obtenha a voltagem de produção desejada. Podem ser conectadas   Série cordas
em paralelo obter a produção desejada atual de um
module.  são interconectados Vários módulos então e são montados.
Photovoltaic formam produção atual e poder--para a voltagem de extensão
é constante--varie linearmente com irradiance solar. Eficiência de  
e diminuição de produção 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

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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 condições operacionais.   Algum opcional
componentes e configurações destes sistemas são discutidas dentro
Seção III.
 
 
III.  DESIGN VARIAÇÕES
 
SISTEMAS TERMODINÂMICOS
 
A maioria dos sistemas em pequena escala que foram desenvolvidos além
o uso de fase de protótipo ciclos de Rankine semelhante ao um mostrada
schematically em Figura 4, com fluidos de funcionamento orgânicos como

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Freon 11 e lento-velocidade que reciprocam máquinas que diretamente dirigem
pistão pumps.  Muitas regiões em desenvolvimento estão familiarizadas com Rankine
sistemas por causa de experiência com máquinas a vapor.   funcionamento Orgânico
fluidos podem produzir mais alto calor-para-trabalhe eficiências de conversão
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 então quantias muito pequenas incapacitam o sistema e recarregando
é difícil no field.  que UMA máquina reciprocando é virtualmente
o único choice,  desde que turbinas e dilatador rotativos são
excessivamente caro nos tamanhos pequenos de interesse. Lento-velocidade de  
reciprocando (pistão) 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 irrigação de baixo-cabeça.
 
O sistema descreveu em Figura 4 que foi projetada por um finlandês
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 orientação deve ser reajustada cada dia manualmente.
O coletor tem uma 12 metro quadrado abertura, ocupa 16.5
metros quadrados de espaço de chão, e pesa 170 kilograms.  Tudo de
os outros componentes de sobre-chão ocupam um 0.4 metro cúbico volume
e pesa aproximadamente 50 quilogramas. Alumínio de   é extensivamente usado para
redução de peso e resistência de corrosão.   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 três metros.   O
local de bomba de sobre-chão limita o uso deste sistema para
poços rasos ou fontes de água de superfície que envolvem sucção 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 produção quando maior
coletores são 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 eficiências mais altas.
Também, as conseqüências de vazamento são 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
precisão que aumenta o custo por área de coletor de unidade e
tende a compensar a redução de tamanho tornada possível por melhorada
efficiency.  A competitividade econômica de alto-temperatura
Ciclo de Rankine bombas solares ainda são um debaixo de contenção.
 
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 pistão grátis máquina de Stirling com uma bomba de diaphram integrante,
hélio usando como o fluido de funcionamento.   Em testes pelo fabricante
com uma contribuição de corrente térmica solar simulada de 1 quilowatt (correspondendo
para a produção de um prato aproximadamente 1.4 metros em diâmetro),
a máquina de Stirling entregou 2 litros por segundo às 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 pistão líquido que é desenvolvido por outro índio
companhia, mas nenhuma versão 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 pistão líquida;
 
     4.   um ar aquecido bomba de pistão 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 expansão 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 condições de campo que caracterizam um
produto maduro.
 
Habilidade para fabricar e consertar freqüentemente tal tecnologia depende
no region.  Os vários sistemas que são desenvolvidos agora dentro
Índia seria fabricada presumivelmente lá, e um índio
se afilie da companhia alemã Ocidental está avaliando a possibilidade
de produzir tudo ou parte do sistema alemão localmente.   Isto
não signifique, entretanto, que estes sistemas de desígnio índio puderam
ou seria fabricada em outro lugar no Terceiro Mundo.   Apoiando
armações, 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 pistão bombeia de eficiência alta
peça tolerâncias íntimas que podem não ser prontamente realizáveis
com habilidades disponíveis e equipamento.
 
SISTEMAS DE PHOTOVOLTAIC
 
Vários tipos e tamanhos de sistemas de photovoltaic estão disponíveis
comercialmente, em fases várias de desenvolvimento de produto que se encontra
a gama de bombear necessidades esboçou em Seção eu.   O significante
projete variações destes sistemas são menos e mais facilmente
apresentada que esses do relativamente imaturo termodinâmico
approach.  no que Estas variações 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;
 
     4.  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 estão 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 não influenciam
a escolha entre estes desígnios competindo.
 
Em a maioria dos sistemas as ordens solares têm uma orientação fixa; eles
é inclinada permanentemente para o equador a um ângulo que maximiza
coleção de energia durante a estação de demanda de máximo (ou
durante o ano se demanda é bastante constante).   Este é o mais simples
e configuração mais disponível, mas não necessariamente o menos-caro
em termos de custo por unidade de água entregada.   A
ligeiramente maior primeiro custo e complexidade, a orientação pode
seja ajustada várias vezes manualmente durante o dia, enquanto aumentando assim
a produção diária por até 30 por cento.   que Isto tende a ser
custo efetivo contanto que trabalho manual esteja disponível e é
barato para irrigação 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 não têm contudo
confiança suficiente demonstrada debaixo de campo condiciona, alguns
recente campo experiência operacional com Freon gravidade-dirigido
perseguidores em bombear sistemas têm encorajado. (*)
 
Contanto que celas solares permaneçam o artigo de custo dominante há um
incentivo para não só reduzir a área exigida por partidário de sol
mas também por concentrar o interceptada solar
radiation.  A diminuição de custo devido a redução 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.
 
Imã permanente motores atuais diretos são 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 pistão bombeia, mas o
conceito requer consideravelmente mais desenvolvimento.   Muitos do
motores atuais diretos em uso atual são do convencional
tipo de escova que é eficiente mas mal vestiu para submergido
operação e substituição 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 estão achando favor porque eles requerem menos manutenção
e é adaptada mais prontamente a operação submergida, embora
eles são ligeiramente menos eficientes.
 
Único-fase bombas centrífugas são freqüentemente usadas quando o total
bombeando cabeça é menos de 10 metros, e ou está ego-preparando
ou (se o elevador de sucção é muito grande) submergido.   Com poços abertos
ou fontes de água de superfície, estas bombas e os motores podem flutuar,
minimizando o elevador de sucção assim.   Para cabeças mais altas, ou,
multistage deslocamento centrífugo ou positivo (pistão ou progressivo
cavidade) tipos são muito eficientes.   Se a bomba está acima
chão 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 são 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
eficiência em cima de uma gama extensiva de condições operacionais.   Isto
emparelhando não podem acontecer com multistage centrífugo ou positivo
deslocamento pumps.  Para sistemas que não são 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 produção e vai
permita bombear para começar debaixo de baixo irradiance de moring.   Máximo poder
controladores acrescentam à complexidade e custo de um sistema, além disso,
para criar um cinco dreno de poder de por cento aproximado no
Indicações de array.  são aquele MPCs são 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.
 
Produção 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 estão considerando
a assembléia de módulos de celas importadas.   Desde solar
tecnologia de cela está avançando tão rapidamente, e escolhas cruciais
entre os materiais de semiconducting de candidato tenha que ainda ser feita,
 
(*) Para uma discussão detalhada do potencial para produção 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 aproximações de desígnio claramente superiores antes de investir
em produção facilities.  diferente de celas solares, o mais mais,
artigos duvidosos para habitante de potencial fabricam pareça ser
pistão bombeia, por causa das tolerâncias de machining íntimas deles/delas.
 
IV.  COMPARING AS ALTERNATIVAS
 
Para ganhar aceitação difundida, não 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 são 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 condições
em cima de um igual número de anos.   do que Isto leva em custos de conta
comprando, financiando, entrega, instalação e iniciante, abastecem,
operando e trabalho de manutenção, consertos, e replacements.  Em
Desenvolvimento de Nações Unidas que Programme estuda, custos comparativos,
de água entregada foi calculada para irrigação, aldeia,
provisão de água, e gado que molha no Quênia, Bangladesh, e
Tailândia (veja bibliografia).
 
Baseado em 1982 preços, alguns resultados típicos são mostrados em Figuras 5, 6, 7, e 8.

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Há muitas qualificações a estes resultados,
muito numeroso e complexo para exposição aqui.   que deve ser apontado
fora, entretanto, que os custos solares estão 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 opção solar,
mais competitivo.  It também deveria ser notado que o attractively
baixos custos de poder de vento estão baseado em velocidades de vento más comuns
para cada país; dentro desses países há regiões com
wind.  totalmente inadequado Os custos para poder de animal são um pouco
otimista porque eles não 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
regiões ensolaradas que têm pequeno vento.
GLOSSÁRIO DE                           DE CONDIÇÕES
 
Aperature.  A área de coleção solar.
 
Sirva collector.  Um no qual a superfície refletindo é um paraboloid
         de revolução que concentra dirigem radiação 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
         idêntico à área da superfície de absorvente, o
         que absorve superfície é essencialmente planar, e nenhuma concentração
         é employed.  Usually para temperaturas debaixo de 100 [graus] C.
 
Produção 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 radiação).   A densidade de fluxo de energia no
         radiação 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.
 
Sucção 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 pressão de fluxo
Perdas de           transportando.
 
Cocho collector.  Um com um refletir parabólico cilíndrico
Superfície de          que concentra dirige radiação 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 fração de radiação solar interceptada
          que dá bombeando energia à água, i.e., bomba
          poder de produção 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 Nações 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.   avaliação 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
 
Irrigação Solar-dada poder a em pequena escala que Bombeia Sistemas
      (Desenvolvimento de Nações Unidas Projeto de Programme GLO/78/004,
Fase de       eu informo) .  Washington, D.C.,:   Mundo Banco, 1981 de julho.
      See também Irrigação Solar-dada poder a Em pequena escala que Bombeia Sistema
      Revisão Técnica e Econômica (1981 de setembro), ampliando
      este relatório.
 
Manual em Água Solar que Bombeia (Desenvolvimento de Nações 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 concentração de intermediário
      Capítulo 9 para coletores de concentração altos
      Capítulo 22 para máquinas de calor dadas poder a solares
      Capítulo 24 para photovoltaics
 
McNelis, ed.  United  Reino Seção de Energia Solar Internacional
Sociedade de      . Procedimentos de   de Conferência em Energia Solar por Desenvolver
Países de      , Volume em Refrigeração e Água Bombear.
      Londres:   ISES, 1982 de janeiro.
 
Desenvolvimento de Nações 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 (não produtos necessariamente maduros):
 
Dornier                            Rankine orgânico prato plano,
POSTFACH 1360 APPROX DE                     . 500 watts produção
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 produção
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 excursões
FRANÇA
 
Grundfos Pump Corp.
2555 Clóvis Ave.
Clóvis, Califórnia 93612 E.U.A.
 
 
Heliodinamica
Caixa Postal 8085
São Paulo 01000
BRASIL
 
Intersol Power
11901 Avenida de Cedro ocidental
Lakewood, Colorado 80228 E.U.A.
 
Irmãos 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 São 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 Portão 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.
 
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