Szigetüzemű(hálózatfüggetlen) napelem rendszerek tervezése,beüzemelése

 Van azonban néhány nagyon fontos ismérv, amit szem előtt kell tartani, mielőtt egy ilyen, napenergiával táplált rendszert megvásárolunk, betervezünk.

• A napenergiás szivattyúzás napi mennyiségi szivattyúzás, ez a mennyiség nyilván az „energiaforrás”, azaz a Nap járásához igazodik. Nem lehet bármikor bekapcsolni, ám az jól számolható, hogy egy nap alatt mennyi víz kerül kiszivattyúzásra. Tartály, tárolás szinte minden esetben szükséges a kiegyenlített(tebb) vízfelhasználáshoz. Megfelelő szoftverrel jó közelítéssel kiszámolható a havi vízhozam.

• Nem igazán alkalmas olyan berendezések közvetlen működtetésére, ahol a stabil, nagy nyomásnak (3-5 bar) alapvető szerepe van (pl. szórófejek üzemeltetésére), pedig sokszor elhangzik ez az igény.

• Általában igaz, hogy régebbi, legtöbb esetben már vízpazarlónak minősülő itató- vagy öntözőrendszert nem rentábilis napelemes áramellátással üzemeltetni, túlzott teljesítményigényük miatt. A rendszer újragondolása szükséges, legtöbbször szivattyúcserével.

• Eseti kivételtől eltekintve speciális, napelemes célra készült szivattyú szükséges: még a kisebb 400-800wattos hálózati áramról (230V AC) működő szivattyúkat sem lehet napelemről működtetni drága és sokszor bizonytalanul működő átalakítók (inverterek) nélkül.

• A napelemmel működő szivattyúberendezéseket úgy kell megtervezni, hogy ne legyen szükség akkumulátorra a tároláshoz: tárolni a vizet kell (éjjelre, másnapra, harmadnapra) nem pedig a villamos áramot, mert az akkumulátorok nagyon költséges és hamar elromló (2-4 év) elemei a rendszernek.

• Ha van hálózati (230V) áram, akkor egy úgynevezett szaldós hálózatra kapcsolt napelemes rendszer a legjobb megoldás, nullára hozva az addigi szivattyúzási költségeket.

 
Példaként a német LORENTZ cég szivattyúját vettem alapul, de hasonló funkciójú szivattyúkat gyárt a Grundfoss cég is. Kétféle, precíziós kivitelű búvárszivattyúról beszélhetünk: helikális (csavar) szivattyút nagy (10-19 bar) nyomásra, kis vízhozamra (2-20 m3/nap) és a cenrifugál szivattyút alacsonyabb (2-6 bar) nyomásra, nagy vízhozamra (10-250 m3/nap(. Mindkét szivattyúnak közös jellemzője a teljesen rozsdamentes, szerelhető, javítható fém kivitel. Ezen belül külön figyelmet érdemel a szivattyú lelke, a működtető motor, amit kifejezetten napelemes célra fejlesztettek ki.

 Állandó, ritkaföldfém mágneses, kiöntött háromfázisú tekercsekkel rendelkezik. Csapágyazása különleges: vízkenésű bronz siklócsapágyak és kerámia talpcsapágy. A motor víztöltésű, 10-14 fokos vízbe merült, túlmelegedés kizárt. Itt is megemlítjük: mivel a motorban némi vízcirkuláció van, nagyon fontos a víz tisztasága, homokmentessége. Már kismértékű homokszennyeződés is csapágybemaródást okoz, jelentősen csökkentve az élettartamot. Ez az élettartam általában 6-8 év, de találhatók már 10 év óta üzemszerűen használt példányok is.

A napelemekkel kialakított szivattyúrendszer biztonságosan, teljesen automatikusan működik, hosszabb időre magára hagyható. Ez azonban nem ellenőrzésmentes üzemet jelent! Egy „beállt” rendszert is érdemes szemrevételezéssel ellenőrizni 3-4 hetente.

Napelemes inverter

Alapvetően 2 féle rendszert különböztetünk meg.

-Egyenfeszültségű 24 ill 48V-os rendszer(24V-os mélykúti szivattyú,1 db 250w-os napelem)

-Váltakozó 230V-os rendszer(230V-os mélykúti szivattyú,8 db 250w-os napelem,inverter)

Az előbbi olcsóbb,de korlátozott vizhozam,az utóbbi drága,de magas vihozam.

Akkumulátort egyxik rendszer sem igényel,de csak akkor üzemel amikor napsütés van.

A napelemes energiatermelő rendszer

A napelemeket stabil vagy forgatható állványzatra kell elhelyezni, déli irányban, jól benapozott, árnyékmentes területen. Lehetőleg a kút közelében legyenek, bár 100-200 méteres távolságból is lehetséges az áramellátás. A felnövekvő növényzet, az állatok kártevését jelentősen csökkenthetjük, ha a napelemek alsó szélét legalább 1 méteres magasságban szereljük. Erdőben, vagy legelőn ajánlatos a legalább 4-5 méter magas 3”-os vasoszlop, vagy ennek megfelelő erősségű fa tartószerkezet. A napelemek tartószerkezet rögzítéséhez mára szabványos alumínium és rozsdamentes rögzítő elemeket fejlesztettek ki. Ezek garantálják az akár 25-30 éves élettartamot, és egyben, – ha szükséges – a problémamentes átszerelés átalakítás lehetőségét is.

Forgatható, napkövető napelem rendszerek

Meglepően hangzik, de nyáridőben (a fő öntözési idényben) a napelem forgatóval akár 80%-kal növelhető ugyanazon szivattyúval kivett vízmennyiség! Tehát érdemes ebben gondolkodni, különösen, ha amúgy is napi munka van a gyümölcsösben, üvegházban, az öntözött területen. Egy egyszerű, de automatikus „háromlábú” napkövető rendszer rövid idő alatt behozza az árát, mivel majdnem duplán tudjuk kihasználni a szivattyút.

A kút

Pontosabban a víznyerési lehetőség, hiszen tóból, patakból is szivattyúzhatunk vizet. A szivattyúk csak tiszta víz szivattyúzására alkalmasak, melynek hőmérséklete ne haladja meg (csavarszivattyú) eseten a 20 oC-ot. Ha fúrt kútról van szó, ennek átmérője 110 milliméteres legyen, maga a szivattyú 98 mm. A kút vize ne legyen homokos, megfelelő technológiával még az alföldi talajokon is biztosítható ez.

A szivattyút soha nem szabad a kút aljára helyezni, legjobb helyen ott van, ahol legalább 1 méter vízréteg mindig marad felette, és ez a hely nem esik egybe az úgynevezett szűrőkosár helyével, magyarán nem ott jön be a víz a kútcsőbe oldalról. A kút paraméterei az évek folyamán változnak. Jellemző ma Magyarországon az 1-2 méteres vízszintsüllyedés az 5-6 évvel ezelőtti állapotokhoz képest.

Nem alkalmasak az Alföldön nagy számban található 60 mm átmérőjű, műanyag béléscsöves kutak ezekhez a szivattyúkhoz. 5-6 méteres vízszintjük pár éve még jó volt a lábszelepes, egyszerű szivattyúkhoz, a lesüllyedt vízszint már csak búvárszivattyúval érhető el.

Csepegtető rendszer kialakítása

Olcsó, szinte ingyenes működési költségű csepegtető rendszert lehet kialakítani napenergiás működtetéssel. Sajnos az eddigi „fojtásos” nyomásbeállítás itt nem működik: a napelemes  szivattyú nyomása ezen a módon nem stabilizálható. A legjobb  hosszútávú megoldás a magas (7-10 m) tartály kiépítése,  melyből aztán pontosan beállított nyomással érkezik az  öntözővíz, akár szűrve, tápanyaggal dúsítva. A tartály feltöltése,  utántöltése – nyilván a nap járásától függő vízmennyiséggel megfelelő méretezéssel nagy biztonsággal megoldható.

Nagyobb  területet több tartállyal, a nyomás miatt több, rövidebb   öntözőfürttel, alacsony nyomáson is működő csepegtető fejekkel. Elég nagy tartállyal még az éjjeli öntözés is megoldható, több  napos, esős időben pedig nincs szükség öntözésre. A rendszer  kialakításához egy csomó számítás szükséges, így számításba  kell venni: a kút vízhozamát, a szükséges szivattyú teljesítményét, a szükséges napelemes teljesítményt, a tartály térfogatát, magasságát, a csepegtető rendszer hidraulikai jellemzőit. A felsoroltak összhangja esetén tulajdonképp beavatkozás nélkül működik a rendszer, ha lehetőség van a talaj víztelítettségének mérésére, akár automatikusan indul és le is áll.

Tófeltöltővízpótló rendszerek

Kifejezetten jó megtérülési értékkel rendelkezik a halastavak, élménytavak vízpótlásának biztosítása. Egyszeri beruházással évtizedekre megoldható a szükséges vízszint, stabilizálása. Ezek a szivattyúk általában nagy (80-250 m3/nap) teljesítményűek, akár több kilowattos napelemes rendszer tartozik hozzájuk. Ha a tóba egy vízszintmérőt építünk, a szivattyúállomás teljesen automatikusan dolgozik. Még télen is működik, ha egyébként a csövek fagyvédelmét biztosítjuk.

Állatok itatása, vaditatók, dagonyák

A magyarországi napelemes szivattyúk zöme ilyen célt  szolgál: a felhasználás helyén vízre nagy szükség van,   energiacsatlakozási lehetőség pedig egyáltalán nincs.  Például erdőben, vagy nagykiterjedésű legelőn. Kút fúrására  általában mindenütt jó lehetőség nyílik, a napelemmel  táplált, akár mobilan telepíthető szivattyú pedig végső  megoldást ad a nem egyszer mesterséges forrásnak álcázott víznyerésre. A traktoros lajtos kocsi, vagy az aggregátor  helyett egyértelműen rentábilisabb megoldás.

Állatok itatásával, tanyák vízellátásával kapcsolatban már jóval szigorúbban jelentkezik a vízellátás biztonságának kérdése. Itt borús, esős időben is szükség van ivóvízre. Mindenképp szükség van egy megfelelő tároló tartályra, amiben több napra való ivóvízmennyiséget lehet elhelyezni, ehhez kell a szivattyúrendszert megtervezni. Tárolónak jól bevált a megfelelően kimosott 1 m3-es IBC műanyagtartály, akár 4-5 egymáshoz köthető. Az itt tárolt víz gravitációs úton kerül a felhasználási helyre. Megfelelő magasságban (domboldal, földhányás, állvány) elhelyezett tároló ad akkora nyomást, hogy az önitatók, automata öblítőrendszerek, gázbojlerek problémamentesen üzemelnek róla. A tartályokat – vízállásjelző úszó beépítése mellett praktikusan 1-2 méter szalmaburkolattal szigetelhetjük fagyás és melegedés ellen.

Ha napfény híján (december) végképp nem tudnánk feltölteni tartályunkat, van áthidaló megoldás: akár egy szivattyú mellé állt autó akkumulátoráról megoldható a „vészüzem”, de egy aggregátor is kisegíthet pár napra. Ezt az opciót minden esetben érdemes kiépíteni a biztonság kedvéért.