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 diseńo, y Margaret Crouch como gerente del proyecto.
C.J. Swet, el autor de este papel, tiene un fondo diseńando, y es un consultor en las tecnologías mansas " solares y otras ", con el énfasis especial en el almacenamiento de energía. Él tiene 20 ańos 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 Diseńe en la Power Systems Division del Internacional Company. Diseńando Él tiene encima de siete ańos experimentar en Africa la investigación de mercado haciendo y campo que diseńan 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..
I. LA INTRODUCCIÓN DE
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 pequeńa 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 ańos, 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 pequeńa 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 pequeńa escala Irrigación solar-impulsada que Bombea Systems Project por el Seńor William Halcrow & los Compańeros 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 pequeńa 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 tamańo, pero la mayoría de las granjas pequeńas, 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 pequeńas 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 ańos 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
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 tamańo 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 diseńo del system fotovoltaico básico se muestra Figure 2. conversión Fotovoltaica ocurre cuando las caídas ligeras en un
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
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 pequeńa 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
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 pequeńas 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 tamańos pequeńos 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 diseńó por un finlandés la compańía, 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 tamańo 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 tamańo 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 dańa 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 compańía, 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 pequeńo (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 compańía 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 + 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 tamańos 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 diseńe 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;
- 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 ańo 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 ańo, 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 pequeńa escala. Los corriente alterna motores el cost menos pero es mucho menos eficaz en los tamańos 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 + (si la altura de aspiración es demasiado grande) sumergió. Con los pozos abiertos + 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 pequeńo 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 pequeńa escala Solar-impulsó Bombeando Systems: La Tecnología Su Economía y Avance, por William Halcrow y Los compańeros, 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 pequeńa 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 ańos. 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.
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 ańos, 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 ańos solar será bastante competitivo en la mayoría regiones soleadas que tienen el viento pequeńo. 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 Compańeros, 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 pequeńa 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 pequeńa 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 Ŕ. 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 pequeńo, 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.