الماء هو الحياة. بالنسبة للممتلكات خارج الشبكة، الحصول على الماء من الأرض غالباً يكون الأولوية رقم واحد، حتى قبل الإضاءة.
المنازل المتصلة بالشبكة تستخدم مضخات آبار 240 فولت تيار متردد تصل إلى أكثر من 4000 واط عند التشغيل. تشغيل إحداها على محول صغير خارج الشبكة هو وصفة لكارثة.
إليك كيفية ضخ المياه بكفاءة بالطاقة الشمسية.
1. النهجان الرئيسيان
أ. مضخات DC الشمسية المباشرة (الطريقة "الأبسط")
تعمل هذه المضخات مباشرة من الألواح الشمسية. لا حاجة للبطاريات.
- كيف تعمل: عندما تشرق الشمس، تدور المضخة. عندما تمر سحابة، تبطئ. عندما تغرب الشمس، تتوقف.
- التخزين: تخزن الماء، وليس الكهرباء. تضخ الماء في خزان كبير أو صهريج على تل (تغذية بالجاذبية) خلال النهار للاستخدام ليلاً.
- الإيجابيات: فعالة للغاية، موثوقة جداً (لا بطاريات للفشل)، بسيطة.
- السلبيات: لا ضغط ماء ليلاً ما لم يكن لديك خزان جاذبية.
ب. مضخات AC مع البطاريات (الطريقة "القياسية")
تستخدم مضخة بئر قياسية 120/240 فولت تعمل بمحول الشمس الرئيسي ومجموعة البطاريات.
- كيف تعمل: المحول يشغل المضخة تماماً مثل مخرج الشبكة.
- الإيجابيات: ضغط عالٍ (40-60 رطل/بوصة²) عند الطلب، 24/7. تعمل ليلاً.
- السلبيات: يتطلب محولاً ضخماً (للتعامل مع الذروة) ومجموعة بطاريات كبيرة. غير فعالة.
التوصية: للماشية أو الري أو ملء صهريج، استخدم مضخة DC المباشرة. لضغط المنزل، استخدم مضخة ضغط DC صغيرة أو مضخة AC ذات تشغيل ناعم.
2. تحديد حجم المضخة الشمسية
لاختيار المضخة المناسبة، تحتاج رقمين:
- الارتفاع الديناميكي الإجمالي (TDH): المسافة العمودية (بالأقدام أو الأمتار) من مستوى الماء في البئر إلى أعلى خزان التخزين + فقدان الاحتكاك في الأنبوب.
- مثال: ماء البئر عند 100 قدم. الخزان على تل بارتفاع 50 قدم. TDH = 150 قدم.
- معدل التدفق (GPM): جالونات في الدقيقة المطلوبة.
- مثال: ملء خزان 1000 جالون في 5 ساعات من الشمس = 200 جالون/ساعة = ~3.3 GPM.
3. اختيار الألواح لمضخة DC
معظم مضخات DC الشمسية (مثل Grundfos أو RPS) لها نطاق جهد محدد (مثلاً 30V - 300V).
- تكبير المصفوفة: إذا كانت المضخة مصنفة لـ 100 واط، استخدم 200 واط من الألواح. هذا يضمن بدء التشغيل مبكراً في الصباح والاستمرار عبر الغيوم.
- التوصيل التسلسلي: الجهد الأعلى أفضل لدفع الماء لأعلى الارتفاعات. وصل الألواح تسلسلياً لزيادة الجهد.
4. خزانات الضغط مقابل الصهاريج
- خزان الضغط: الخزان الأزرق الصغير في الطابق السفلي. يحمل 20-80 جالون تحت الضغط. المضخة تعمل وتتوقف بشكل متكرر. سيء لمضخات الشمسية.
- الصهريج (خزان التخزين): خزان كبير (500+ جالون) غير مضغوط. المضخة الشمسية تملأه ببطء طوال اليوم. مضخة "معززة" صغيرة منفصلة 12V/24V (مثل مضخة RV) تضغط الماء من الصهريج إلى الحنفية. هذا هو التصميم الأكثر كفاءة خارج الشبكة.
5. الحماية الشتوية
- الحماية من التجمد: مضخات الشمس لا تولد حرارة. إذا تجمد الأنبوب فوق الأرض، يمكن للمضخة أن تحترق وهي تدفع ضد الجليد.
- ثقب التصريف: حفر ثقب صغير 1/8 بوصة في أنبوب الهبوط تحت خط الصقيع. هذا يسمح للماء في الأنبوب بالتصريف للأسفل عند توقف المضخة، مما يمنع التجمد.
الخلاصة
تحريك الماء عمل شاق.
- أفضل كفاءة: مضخة غاطسة DC -> صهريج -> تغذية بالجاذبية.
- أفضل راحة: مضخة غاطسة DC -> صهريج -> مضخة معززة DC -> خزان ضغط.
تجنب تشغيل مضخة بئر AC قياسية 1.5 حصان على نظام شمسي صغير. ستدمر المحول.
لمزيد عن تحديد حجم الأحمال، انظر كيفية حساب استهلاكك للطاقة.
