Approvvigionamento di acqua potabile grazie all'energia solare

Sul Monte Athos, nella regione di Agio Oros, nella Grecia nord-orientale, un nuovo sistema di pompaggio solare ad Alta Efficienza 4" Franklin Electric fornisce acqua potabile da un pozzo a una comunità monastica ortodossa. L’ostacolo più grande era costituito dal fatto che l’area non disponeva di alcuna connessione alla rete elettrica. Si è quindi deciso di utilizzare l'alimentazione da pannelli solari per pompare l’acqua necessaria dal pozzo profondo 50 metri.

Fluida Pumps and Pump Equipment dalla Bulgaria ha accettato questo progetto e ne ha esplorato le possibilità. Alla ricercadel prodotto con la migliore efficienza per una portata da 2 a 5 m³/h, hanno rapidamente optato per il sistema ad Alta Efficienza Franklin Electric. Poiché l’area non è collegata alla rete elettrica, è stato necessario installare un sistema alimentato da pannelli solari. A tale scopo, è stato installato un impianto con 10 moduli solari.

Sistema ad Alta Efficienza 4" Solar

• Pompa sommersa 4" VS 4/14

• Motore PM 4" a magneti permanenti 1,1 kW / 220 V / 100 Hz / 4000 N

• Convertitore di frequenza solare DriveE-Tech MINI Solar 2.011 MP

Un’altra difficoltà riscontrata nell’installazione: l’assenza di connessione Internet. Per questo motivo non è stato possibile controllare e configurare il sistema da remoto. Tutti i dati sono stati studiati anticipatamente con il team di supporto Franklin Electric, in modo che l’installazione potesse avvenire senza problemi in loco.

Anche il coordinamento con il cliente è stato difficile, in quanto il monaco dava disponibilità solo una volta al giorno alle 6 del mattino per chiarire eventuali dubbi. Oggi, il pozzo rifornisce acqua ai monaci ogni giorno.

Aumento della tensione e riduzione dei pannelli solari

Le applicazioni con pannelli solari riguardano la conversione della luce solare in elettricità. Il valore più importante è la cosiddetta radiazione solare (misurata in W/m²). Questo numero indica quanta energia si può effettivamente ottenere dall'irridazione solare. La radiazione solare dipende dalla posizione e varia a seconda dell’ora, delle condizioni meteorologiche e dal periodo dell’anno. Ogni giorno si ha solo una certa finestra di tempo in cui si dispone di abbastanza luce solare per mantenere il sistema in funzione alla massima velocità, perciò il sistema solare deve essere accuratamente dimensionato per ottenere le prestazioni del sistema desiderate. Oltre all’irraggiamento solare, questo dipenderà fortemente dal numero di pannelli solari e dal modo in cui il convertitore di frequenza controlla il motore e la pompa. L’algoritmo MVPT del sistema ad Alta Efficenza massimizza le prestazioni del sistema.

Quindi, quando si aziona una pompa con energia solare, è importante generare energia elettrica sufficiente, ma ancora più importante è avere una tensione sufficiente. La velocità della pompa e dunque le prestazioni del sistema, sono determinate dalla tensione elettrica. Per generare abbastanza tensione, è necessario collegare in serie un numero sufficiente di pannelli solari. Questo genererà il livello di tensione necessario per un funzionamento a piena velocità.

Ma, se le condizioni meteorologiche cambiano, la tensione può diminuire, facendo sì che il sistema riduca immediatamente la velocità della pompa per continuare a funzionare. Ciò riduce la quantità di acqua pompata, ma non solo in modo lineare. A causa delle leggi di affinità della pompa, la prevalenza o la pressione della pompa viene ridotta al quadrato, il che porta quindi a un’ulteriore riduzione del flusso d’acqua quando si utilizza un diverso punto di lavoro della pompa.

Perciò, se non si è dimensionato attentamente il proprio sistema o se si sta utilizzando componenti a bassa efficienza, si ha il rischio di imbattersi in quella che viene chiamata una situazione di stallo. La pompa è ancora in funzione, ma non genera abbastanza prevalenza per superare un certo livello e il risultato è che il flusso d’acqua si interrompe.
Con il minor consumo energetico del Sistema ad Alta Efficenza, si dispone invece di una riserva di sicurezza aggiuntiva che consente di pompare più acqua, o più a lungo.

Franklin Electric ha ulteriormente migliorato questa funzione sui suoi sistemi 4" più piccoli aggiungendo un voltage boost nel convertitore di frequenza. Questa funzione consente di dimensionare il sistema in base alla potenza anziché alla tensione, risparmiando fino al 50% sui pannelli solari rispetto ad un sistema standard senza la funzione di aumento della tensione. Il concetto di base è che si ha bisogno di meno pannelli solari, il che riduce l’investimento iniziale e il costo di installazione, risparmiando anche sul montaggio del modulo solare.

• Sistemi alta efficienza (HES)