Xin chào các bạn, Phúc Nguyễn Solar trong bài viết này chia sẻ cho bạn 12 bước để thiết kế hệ thống solar pump cho bản thân bạn, hay xa hơn là người thân và khách hàng của bạn.
sơ đồ hệ thống solar pump
B1. Xác định lượng nước sử dụng Solar pump
Để thực hiện quá trình này, chúng ta sử dụng bảng phía dưới để xác định một cách tương đối. Bên cạnh đó bạn ước lượng theo nhu cầu thực tế để có được con số chuẩn xác nhất có thể.
Nhu cầu sử dụng Khối lượng nước ước lượng sử dụng ( m3 / ngày )
Bò sữa 0.08 – 0.1
Bò thịt 0.06 – 0.08
Dê 0.02 – 0.03
Ngựa 0.08 – 0.1
Heo 0.03
100 con gà 0.04
Cây trồng Lấy dữ liệu thực tế
Cây mới trồng 0.06
B2. Xác định nguồn nước
Bạn xác định loại nước và vị trí nguồn nước sử dụng ( ao, hồ, giếng, sông, suối … )
- Nếu sử dụng giếng bạn xác định thêm các thông số sau :
- Mực nước tĩnh
- Công suất bơm và chiều cao mực nước tĩnh so với đáy bơm
- Chất lượng nguồn nước.
Việc xác định chiều cao mực nước tĩnh so với đáy bơm để đảm bảo bơm sẽ cung cấp đủ lượng nước yêu cầu. Đồng thời chiều cao này giúp bạn xác định chiều cao cột áp của hệ thống.
- Đối với các nguồn nước từ sông suối, ao hồ có một số điều bạn muốn kiểm tra như sau :
- Mật độ nước hiện tại
- Công suất bơm
- Chất lượng nước và các vật thể lạ như rong rêu…
Nguồn nước tại các khu vực sông suối thường biến đổi theo mùa. Trên thực tế, lưu lượng nước thấp nhất lại vào mùa khô, thời điểm bạn đang cần nước để tưới tiêu cho cây trồng và sinh hoạt
>> Tham khảo: Bơm nước năng lượng mặt trời 1hp
B3 – Lên sơ đồ cho hệ thống Solar Pump
Bản đồ phác thảo thông số hệ thống
Sô đồ của Solar pump bao gồm các vị trí của thiết bị và cao độ bao gồm :
- Nguồn nước
- Bơm nước
- Giàn pin mặt trời
- Bể chứa nước
- Điểm sử dụng nước ( van, máng dẫn )
- Đường đi của ống dẫn nước
Bạn xem xét khả năng bị trộm cắp và động vật phá hoại khi chọn nơi đặt bơm và giàn pin mặt trời.
Thông thường giàn pin đặt tại các khu vực trống trải để đón năng tốt, điều này kèm theo hiểm họa mất trộm. Do đó nếu có thể, bạn sẽ đặt các tấm pin, bể chứa, inverter, cách xa khu vực có đường di chuyển và người ngoài dễ tiếp cận.
Đặt hàng rào xung quanh khu vực lắp đặt tấm pin để phòng trộm cũng như các loại vật nuôi tiếp cận phá hỏng hệ thống.
B4 – Tính toán bể chứa nước
Về mặt lý tưởng bể nước nên chứ được lượng nước sử dụng cho 3 ngày. Bạn sẽ trang bị nhiều bể nếu cần khối lượng lớn để sử dụng. Bạn trang bị cho bể nước chất liệu chống tia UV để bền bỉ theo thời gian.
B5 – Xác định bức xạ và khu vực lắp đặt tấm pin
Sử dụng các công cụ PVsyst để xác định giờ nắng đỉnh tại khu vực. Để giàn pin thu được nhiều nắng nhất tại Việt Nam, bạn biết mình sẽ đặt giàn pin xoay về hướng Nam về nghiêng khoảng 11-16 độ. Đồng thời tránh để bóng đổ lên trên giàn pin vào thời điểm nắng tốt như buổi trưa.
Bên cạnh đó bạn sẽ tính toán cây cối xung quanh có khả năng đổ bóng lên giàn pin trong tương lai. Giàn pin nên đặt càng gần bơm càng tốt giúp bạn giảm chiều dài dây dẫn ( giảm tổn hao ) cũng như chi phí thi công lắp đặt.
B6 – Chọn loại bơm theo lưu lượng nước
Lưu lượng của bơm được tính bằng cách chia tổng khối lượng nước cần sử dụng hằng ngày cho số giờ nắng đĩnh tại khu vực.
VD : Một ngày bạn cần 20 khối / ngày để sử dụng và tại khu vực có số giờ nắng đỉnh = 4 giờ /ngày . Suy ra lưu lượng cần là 5 khối / giờ hay sắp xỉ 0.08 khối / phút.
B7. Tính toán tổng cột áp ( TDH – Total Dynamic Head ) cho bơm
Tổng cột áp là tổng các giá trị : khoảng cách theo chiều đứng, áp lực đầu và ma sát trong đường ống. Ma sát chỉ tính cho đường ống và tại các điểm nước vào và ra khỏi đường ống, các phụ kiện và co cút lắp trên ống.
Lượng nước chảy từ bể chứa đến vị trí sử dụng di chuyển nhờ trọng lực. do đó bạn có thể bỏ qua tính toán ma sát cho đoạn ống này.
B8. Chọn bơm và các thiết bị kèm theo.
Bạn chọn bơm dựa trên đường đặc tuyến cùa bơm. Đảm bảo bơm có thể duy trì được lưu lượng nước với cột áp đã tính toán. Công suất đỉnh của bơm xác định qua đồ thị để giúp lựa chọn bơm và từ đó lựa chọn giàn pin cho hệ thống của bạn.
B9. Lựa chọn giàn pin và sơ đồ kết nối giàn pin
Giàn pin được lựa chọn theo giá trị công suất đỉnh của bơm.
Các tấm pin được kết nối song song hoặc nối tiếp hoặc kết hộp cả hai để đảm bảo đạt được giá trị điện áp và dòng điện cần thiết cung cấp cho inverter.
Sau đó bạn lựa chọn inverter phù hợp với hệ thống. Để chọn inverter phù hợp, chúng tôi xin gợi ý bạn: Inverter hòa lưới loại nào tốt
B10. Lắp đặt tấm giàn pin
Chú ý đến hệ thống khung giàn thiết kế cần chắc chắn và bền bỉ theo thời gian.
B11. Lưu lượng nước và áp lực nước tại điểm sử dụng
Toàn bô hệ thống cần được phân tích để đảm bảo đạt được lưu lượng và áp suất theo yêu cầu.
B12 – Thuyết minh kỹ thuật hệ thống
Người thiết kế sẽ tạo ra bản tổng hợp các thông tin quan trọng bao gồm :
- Tất cả thiết bị trong hệ thống và thông số kỹ thuật của chúng.
- Các đặc tính của hệ thống như điện áp, dòng điện, công suất…
- Những khuyến cáo đặc biệt trong thiết kế hệ thống bao gồm các hệ số liên quan đến thời tiết và mội trường ( giảm thải CO2… )
Ví dụ - Thiết kế hệ thống Solar Pump lấy nước từ sông hồ.
Yêu cầu : thiết kế toàn bộ hệ thống bao gồm chọn bơm, tấm pin mặt trời, cấu trúc giàn khung giữ tấm pin, ống nước, diện tích bể chứa…
Dữ liệu khách hàng cung cấp :
- Trang trại nuôi 100.000 con gà trên diện tích đất 10 Hécta
- Chủ trang trại dự định lấy nước từ dòng suối trong thời gian mùa khô từ tháng 1-4 ở dòng suối.
- Chủ trang trại có quyền lấy nước từ suối tự do
- Trên dòng sông có nhiều cá
- Dòng sông thấp hơn so với bể chứa 50m
- Chủ trang trại muốn trữ nước sử dụng cho ít nhất 3 ngày liên tiếp
- Từ bể chứa có 2 đường ống cấp nước tưới tiêu cho trang trại dài lần lượt 100m và 70m cần lượng nước 10m3
>> Tham khảo: Pin năng lượng mặt trời loại nào tốt
PHÂN TÍCH
B1. Xác định nhu cầu sử dụng nước
Dựa theo bảng phía trên bạn tính toán được như sau :
0.04*100 = 40 m3 / ngày
B2. Nguồn lấy nước
Từ suối gần trang trại.
B3. Sơ đồ hệ thống
Bạn xác định khoảng cách và cao độ cho điểm lấy nước, bơm, giàn pin, bể chứa và ống dẫn nước. Trong ví dụ này bạn bố trí các tấm pin xoay về hướng Nam để đón nắng tốt nhất. Dòng nước từ bể chứa đến các điểm tưới tiêu sử dụng trọng lực.
.png)
Sơ đồ thiết kế hệ thống solar pump
Nếu có thể bạn đặt bể chứa, tấm pin, bể chứa, bơm gần nhau để giảm tổn thất điện và ma sát trong đường ống.
B4. Bể chứa nước
Tổng lượng nước chứa trong bồn đủ dùng cho trang trại torng 3 ngày liên tiếp: 40 x 3 = 120m3
Mỗi ống nước tưới cần lượng nước là 10m3 để tưới tiêu -> 2 ống 20m3 . Do đó bể chứa cần chứa được ít nhất 100m3 ( 120-20 ). Hiện tại chủ trang trại đã có bể nước dung tích 300m3 với cao độ là 4 mét.
B5. Bức xạ khu vực và nơi dự kiến lắp đặt giàn pin mặt trời
Vị trí khách hàng nằm ở khu vực Kontum. Chúng ta sẽ để giàn pin xoay về hướng nam và nghiên một góc khoảng 15 độ.
Tại Kontum số giờ nắng đỉnh từ T1-T4 như bảng sau :
KonTum Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4
Giàn pin nghiêng 1 độ 6.4 6.59 6.3 5.57
Bạn tính được giá trị trung bình : ( 6.4+6.59+6.3+5.57 ) = 6.215 ( giờ )
B6. Tính toán lưu lượng cho bơm
Bạn sẽ tính đực lưu lượng của bơm được tính như sau : (40 / (6.215)) = 6.4 m3/ giờ
B7. Tính toán tổng cột áp cho bơm
Tổng cột áp ( TDH )
TDH = Độ đẩy theo chiều dọc + Áp lực đầu + Ma sát trên đường ống
- Độ đẩy theo chiều dọc là khoảng cách giữa điểm lấy nước và điểm nước vào bồn chứa. trong ví dụ này
Độ đẩy theo chiều dọc = 10+4-5 = 9 ( mét )
- Áp lực đầu là áp lực tại điểm nước ra khỏi đường ống cấp. trong ví dụ này áp lước chảy vào bể chứa tử trên đỉnh và không có vật cản nên
Áp lực đầu = 0 ( mét )
Ma sát trên đường ống là áp lực gây ra khi có dòng nước chảy trong ống. áp lực được xác định bởi 4 chỉ số: kích thước ống, lưu lượng nước, chiều dài đường ống, và độ nhám của đường ống.
Theo bản bố trí hệ thống vi vị trí nguốn và bể chứa gần nhau nên tổn hao do mat sát đường ống là không đáng kể.
Do đó tổng cột áp : TDH = 50 + 0 + 0 = 50 ( mét )
B8. Chọn bơm và công suất phù hợp
Dựa vào lưu lượng và tổng cột áp và đặc tính bơm như hình bên dưới, chúng ta chọn bơm 23 kW cho cột áp 60m tương ứng với lưu lượng và 6.4 m3/ giờ. Giá máy bơm nước năng lượng mặt trời cũng là điều đáng phải chú ý nhé.
Download Catalogue của bơm tại đây
B9. Lựa chọn giàn pin và kết nối tấm pin
Theo B8 chúng ta có công suất của bơm là 23kW. Do đó công suất giàn pin tối thiểu bằng 23kW. Tuy nhiên các tấm pin thường hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao ở môi trường bên ngoài, chịu ảnh hưởng của bụi bẩn, xuống cấp theo thời gian. Do đó bạn sẽ tăng công suất giàn pin lên 25%
Vậy công suất giàn pin là : 23x1.25 = 28.75 (kW)
Chúng ta sẽ chọn tấm pin 360w của Jinko, tổng số lượng tấm pin lắp đặt là 80 tấm
Download Catalogue của tấm pin tại đây
Mỗi tấm có điện áp hoạt động là 39.5 V và dòng điện hoạt động là 9.12A
Lựa chọn Inverter Solar Pump
Ở ví dụ này này chúng ta sử dụng inverter Solarpump của hãng INVT - GD100-030G-4-PV
Inverter cho phép điện áp đầu vào DC 300~750VDC ( điện áp MPPT là 550VDC ), dòng điện ngõ vào tối đa là 70A.
Vây bạn sẽ kết nối giàn pin và inverter như sau :
- 5 x 16 ( 5 string, mỗi string 16 tấm pin mắc nối tiếp ) trong đó 5 string mắc song song với nhau và kết nối với ngõ vào của inverter.
- Sau đó bạn dựa theo hướng dẫn sử dụng của inverter để nhập các thông số của bơm khi tiến hành lắp đặt.
B10. Thiết kế khung giàn cho các tấm pin
Giàn pin sẽ được thiết kế đặt trên giàn khung sắt.
B11. Tính toán lưu lượng nước tại điểm ra
Ớ đây khách không có yêu cầu đặc biệt nên không cần tinh toán chi tiết
B12. Thuyết minh kỹ thuật
Hệ thống lấy nước từ suối, lắp đặt tại khu vực Kontum
Hệ thống sử dụng :
- Bơm 23KW
- Tấm pin : 360W – 39.5V – 9.12 A
- Số lượng tấm pin : 80 tấm
- Kích thước tấm pin : 1956mm x 992mm
- Inverter : GD100-030G-4-PV
Bạn từng nghĩ thiết kế Solarpump rất khó khăn. Đúng vậy, bạn làm quen với các khái niệm mới, thiết bị mới và cả phương pháp mới. Nhưng đó không phải là bạn, bởi vì bạn đã có bài viết này, bạn đã có một ví dụ để làm nền cho bản thân. Và bạn sẵn sàng thiết kế dự án Solar pump đầu tiên cho khách hàng của mình.
Xem thêm:
♦ Sơ đồ đầu nối điện mặt trời hòa lưới
♦ Bơm nước năng lượng mặt trời 1hp
Thông tin liên hệ:
CÔNG TY TNHH PHÚC NGUYỄN SOLAR
Địa chỉ: 289 Nguyễn Đức Thuận, Tổ 85 khu 6, Phường Hiệp Thành, TP. Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương
Điện thoại: 0906 811 933
Hotline: 0868 748 833
Email: longnguyen@pnsolar.vn - sale@phucnguyensolar.com
Website: https://phucnguyensolar.com/
Nguồn: diennangluongtaitao.com
