Fotovoltaicky poháněný závlahový systém Autor: Jan Raboch Semestr: letní 2008 Popis Jedná se o závlahový systém, který je plně automatizovaný a přitom zcela nezávislý na enerii. Samotný systém se skládá zpodzemní nádrže na vodu ( parametry jednotlivých komponet viz. níže ), kde se schromažďuje dešťová voda ze střešních ploch domu za pomocí okapního systému. Dešťová voda, se znádrže čerpá pomocí čerpadla, které je zapojeno na spouštěcí relé čerpadla. Toto spouštěcí relé, je napojeno na ovládací jednotku již samotné závlahy. Jednotka ke spouštění jednotlivých sektorů využívá elektromagnetických ventilů. Jak ovládací jednotka, tak relé čerpadla, je samozřejmě zapojeno na 230V, které nám vobvodu sfotovoltaickými články zajistí měnič napětí. Abychom zajistili chod systému například i vnepříliš slunném počasí, je podmínkou zařazení baterie a kté regulátor nabíjení. Na závěr chybí už pouze to nejdůležitější a to energie, tedy fotovoltaické články.
Jednotlivé části Podzemní nádrž na vodu - jako tuto komponentu jsem zvolil nádrž Diamant o objemu 4800 l steleskopickým litým vyrovnávacím nástavcem - nádrž má rozměry: Délka 2450/ Šířka 1700 / Výška 2310 [mm] Čerpadlo - čerpadlo je vzhledem k
podmínkám použití nutné volit takové, aby mohlo být trvale ponořené. Této podmínce odpovídá například čerpadlo: HC 7 inox - technická specifikace čerpadla HC 7 inox: max.dopravní výška 7,5 m délka pohyblivého přívodu 10 m max.dopravní množství 7500 l/h max. ponor pod hladinou 8m přípojka na hadici G1“-G1,5“ elektrický příkon 550W max. rozměr pevných částic v kapalině 5 mm jmenovité provozní napětí 230 V/AC max. teplota čerpané kapaliny 35O C hmotnost čerpadla 4,9 kg třída el. ochrany 1 el. krytí X8 IP
Spouštěcí relé čerpadla - na základě například časových signálů zovládací jednotky automaticky spouští čerpadlo. Konkrétně by šlo o Vigilec 1. - Specifikace spouštěcího relé Vigilec 1. šířka 200 mm
šířka 200 mm výška 150 mm hloubka 78 mm napájecí napětí 230 V / 50 Hz max. proud 18 A AC3 Ovládací jednotka - ovládací jednotka RainBird řady E-Class - jde o systém plně dostačující pro soukromé zahrady - jednotka nabízí nepřeberné množství naprogramování závlahy, samozřejmostí je manuální spuštění jetnolivé sekce, nebo celého závlahového systému. Přičemž sekce, je skupina postřikovačů, či jiných zavlažovacích prvků, ovládaných jedním elektromagnetickým ventilem. Kjednotce, kromě souštěcího relé čerpadla, lze také připojit například čidlo srážek, nebo čidlo vlhkosti půdy. Vtom případě, by systém nebyl závislý pouze na časovém nastavení, ale stal by se více flexibilním a byl by tak zcela samostatný. - specifikace jednotky RainBird řady E-Class vstup 230 V / 50 Hz výstup 24 V / 50 Hz výkon 15,6 W počet programů 3 počet sekcí 4;6;9 ( E-4c; E-6c; E-9c ) šířka 165 mm výška 142 mm hloubka 40 mm Elektromagnetické ventily - ventily řada DV - určeny ke spínání jednotlivých sekcí závlahy - vyrobené zpevné PVC - ve ventilu dvojí filtrace vody, na membráně samočistící filtr a filtr pod cívkou -specifikace ventilu 100-DV cívka 24 V/ 50 Hz spínací proud 0,30 A ( 7,2 W ) pracovní proud 0,19 A ( 4,6 W ) výška 114 mm délka 111 mm šířka 84 mm průtok 0,75 9,08 m3 / h Měnič napětí - měnič napětí je vsystému zapotřebí, neboť fotovoltaické články nedávají potřebné napětí, vnašem případě 230 Vnapříklad pro čerpadlo. Pro náš případ plně postačuje měnič SP 600 (12/24V). - specifikace měniče SP 600 ( 12/24 V )
- specifikace měniče SP 600 ( 12/24 V ) vstupní napětí výstupní napětí trvalý výstupní výkon výstupní proudové zatížení výstupní frekvence účinnost rozměry
10 - 15 / 20 - 30 V 230 V 600 W 60 / 30 A 50 Hz 85 - 90 % 200×173×65
Akumulátor - akumulátor jsem volil gelový, jelikož systém sovládací jednotkou bude umístěn vzahradě. U gelového akumulátoru nehrozí vytečení elektrolytu. Pro náš případ ( výpočty viz. níže ) postačuje akumulátor CS3 12-100. elektrolyt kapacita rozměry D×H׊ [mm] hmotnost životnost
gel 100 Ah 342×300×216 32,5 kg 10 let
Regulátor nabíjení - regulátory vobvodu slouží pro řízené dobíjení a ochranu akumulátorů proti přebíjení proudem zfotovoltaických článků. - vnašem případě plně postačuje regulátor CR 20. -specifikace max. proud z panelu 20 A max. proud zátěže 20 A systémové napětí 12 / 24 V vlastní spotřeba < 4 mA rozměry 133×216×34 [mm] Fotovoltaické panely - pro tento systém jsem volil panely 100W/12V - specifikace Délka 1.310 mm Šířka 654 mm Tlouštka 40 mm Hmotnost 11 kg Propojovací box univerzální Přední sklo 4 mm Solární články 72 ks, monokrystalický Výkonová třída / max. výkon Pmax (± 5%) 106 Wp Optimální napětí Umpp17,4 V Napětí naprázdno Uoc21,6 V Proud nakrátko Isc6,76 A
Proud nakrátko Optimální proud Max. systémové napětí
Isc6,76 A Impp6,32 A 750 V
Výpočty
Počet potřebných fotovoltaických solárních panelů: P udává výkon systému ( 600W s rezervou ) t ... čas uvádějící, kolik průměrně za den bude systém v provozu uvedené 4 hodiny průměrné denní doby ozáření, platí pro střední Evropu pro celý rok. Čili uvažujeme-li logicky provoz pouze přes letní měsíce, tak nám tato hodnota opět mírně naddimenzuje celý systém. P := 600W
t := 1.5hr
a := P⋅ t
=> požadovaný výkon ve Wh
a = 900 W⋅ hr b :=
a
4 => průměrná doba ozáření viz. výše
4hr
b = 225 W použité 100W-tové panely n :=
b 100W
n = 2.25 Jsou třeba 3 solární panely.
Potřebný akumulátor: - výkon
systému [W] / napětí [V] => příkon [A] příkon [A] x požadovaná doba provozu [h] => potřebná kapacita [Ah] potřebná kapacita [Ah] x bezpeč. faktor [1,3] => požadovaná kapacita [Ah] P := 600W
t := 1.5hr
U := 12V
P Pp := = 50 A U C := Pp ⋅ t = 75 A⋅ hr C p := C⋅ 1.3 = 97.5 A⋅ hr
=> potřebná kapacita akumulárotu => požadovaná kapacita akumulátoru
Systém je navržen spoměrně velkými rezervami, může být rozšířen o více zavlažovacích sekcí,
nebo nejrůznější čidla. Veškeré funkční zařízení, jako akumulátor, relé čerpadla atd., jsou umístěna vjedné skříni, která může být umístěna například vzahradním domku. Pouze ovládací jednotka je konstrukcí přizpůsobena tak, že je nainstalována na stěně, opět například na stěně zahradního domku.
steleskopickým litým
ticky spouští čerpadlo.
mozřejmostí je manuální ž sekce, je skupina
ad čidlo srážek, nebo na časovém nastavení,
edávají potřebné napětí, SP
bude umístěn vzahradě. ad ( výpočty viz. níže )
torů proti přebíjení
