太阳能泵
太阳能泵是用光伏模组产生的电能或是由太阳照射产生热能作为能源的泵[1]，不需接到电力系统，也不用内燃机驱动。太阳能泵的维护成本较少，较内燃机驱动的泵要经济，而环境冲击也较内燃机泵要小。太阳能泵适用于没有电网，其他能源（例如风能）也无法提供足够能源的情形下。
零件[编辑]
太阳能泵可以分为三个部分：
- 太阳能面板
- 控制器
- 泵
太阳能面板的大小直接和泵的尺寸、需要的液体流量（m³/d）及可用的可用太阳辐射有关。
控制器的用途有二，第一，它可以依照太阳能面板得到的能量调整泵的输出功率。第二，控制器一般会有低压或高压保护，若电压超过泵的运作范围，此情形下会关闭系统。因此可以增加泵的寿命，降低维修频率。
太阳能泵配合的马达可以是直流马达或是交流马达。直流马达的功率可以到3 kW，适合用在像花园喷泉、造景、牲口的饮用水，以及小型的灌溉计划。直流系统的效率会较交流系统要好，因此可以选用较小的太阳能面板，也可以节省成本。若是利用直流无刷马达或是永磁同步马达，需配合变频器使用。
若选用的是交流马达驱动的泵，需要加装变频器让太阳能面板产生的直流电转换为交流电驱动马达。其功率范围从150 W到55 kW，也可以用在大型的灌溉系统中。不过需针对马达特性调整变频器的加速时间，以免马达启动时的大电流。
水泵[编辑]
太阳能泵可以输送饮用水，也可以输送动物饮水或是灌溉用水[1]，太阳能泵特别适用在小规模或是以社区为基础的灌溉系统，大型的灌溉系统需要大量的水，因此可能需要大型的太阳能光伏阵列[2]。不过因为可能只有一年中的特定时候需要用水，因此大的太阳能光伏阵列可能会提供不需要的能量，因此让系统的效率降低。
太阳能泵已用在印度的灌溉及饮水系统中。主要的泵是配合200 W至 3,700 W（5 hp）的马达，5 hp的系统可以在有50米设定水头及70米动态水头的情形下，每天提供124,000升的水。在2016年6月6日时，印度已架设了十万个太阳能泵[3]。
石油及天然气[编辑]
为了减少化石燃料对环境的冲击（包括水力压裂），化石产业开始使用太阳能泵系统[4]。许多油井和天然气井需要在一定压力下准确的注入许多化学品以维持其运作，并提高其产率。以往这种化学品注入泵（CIP）是利用井内气体的压力，驱动气体往复式马达来运作，并将井内气体排到大气中。太阳能化学品注入泵（solar CIP）可以减少温室气体的排放。太阳能面板不但是化学品注入泵的动力来源，而且可以提供SCADA电源，以进行远端控制，甚至是非常远处的台式电脑或是笔记型电脑，也可以透过人造卫星或是手机信号进行油井的监控及诊断。
史特林引擎[编辑]
太阳能泵除了用太阳能面板产生电力驱动外，也可以将太阳光聚光到史特林引擎的热交换器上，再由史特林引擎带动泵运转。此作法可以节省太阳能面板及电子器件的成本。有些案例中，史特林引擎可以在本地制造，减少进口设备的相关问题。Fluidyne引擎也是史特林引擎，会直接带动流体，类似活塞的效果。Fluidyne太阳能泵自1987年起已有人开始研究[5]。
参考资料[编辑]
- ^ 1.0 1.1 McDermott, James E. Horne; Maura. The next green revolution : essential steps to a healthy, sustainable agriculture. New York [u.a.]: Food Products Press. 2001: 226. ISBN 1560228865.
- ^ Simalenga, Mark Hankins ; illustrations by Francis Njeru & Michael Glen-Williamson ; layout by Michael Okendo ; edited by Timothy. Solar electric systems for Africa : a guide for planning and installing solar electric systems in rural Africa Rev. London: Commonwealth Science Council. 1995: 117. ISBN 0850924537.
- ^ India's Solar Power GREENING INDIA'S FUTURE ENERGY DEMAND. [2016-07-28]. （原始内容存档于2008-06-19）.
- ^ Wethe, David. For Fracking, It's Getting Easier Being Green. Bloomberg Businessweek. 29 November 2012 [12 December 2012]. （原始内容存档于2014-10-12）.
- ^ C. D. West Stirling Engines and Irrigation Pumping, Oak Ridge National Laboratory, ORNL/TM-10475, August 1987
- Submersible vs Solar-Heat Pumps. SolarOntario. June 3, 2016.
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