Öntözés, vízpótlás, szivattyúzás napelemes energiával

Kategória: Agrárenergetika | Szerző: Szálkai Antal Műszaki tanár LORENTZ magyarországi képviselet, 2020/11/14

Pénzbe kerül maga a víz is – helytől, mennyiségtől, víznyerési módszertől függően komoly összegeket kell fizetni. Fizetni kell ugyanakkor azért az energiáért is, amivel magát a vízpótlást biztosítjuk: a szivattyúkat működtető elektromos energiáért, dízelolajért, benzinért, és fizetni kell legtöbbször a kezelő személyzetnek is.
Kézenfekvő módszerként adódik mára a napenergia alkalmazása a jelenleg használt energiahordozók helyett: mégpedig legegyszerűbben a villamos áramot termelő napelemekkel oldhatjuk meg energiagondjainkat.
 Egy-egy ilyen kiépített rendszer élettartama 20-30 év, minimális javítási, karbantartási munkával. A működtető elektromos áram korszerű, messzemenő automatizálást, távvezérelhetőséget is jelent.

Fontos tulajdonságok

1. A napenergiás szivattyúzás napi mennyiségi szivattyúzás, ez a mennyiség nyilván az „energiaforrás” 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 napi, havi vízhozam. 

2. Nem igazán alkalmas olyan berendezések közvetlen működtetésére, ahol a stabil, nagy nyomásnak (3-5 bar) alapvető szerepe van, pl. szórófejek üzemeltetésére. Jóllehet ez egyike a sokszor elhangzó igényeknek.

3. 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.

4. Eseti kivételtől eltekintve speciális, napelemes használatra készült  szívattyú szükséges: még a kisebb 400-800 wattos hálózati áramról (230 V AC) működő szivattyúkat sem érdemes napelemről  működteteni drága és sokszor bizonytalanul működő átalakítók (inverterek) nélkül.

5. A napelemmel működő szivattyú berendezéseket úgy kell megtervezni, hogy lehetőleg 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 elhasználódó (2-4 év) elemei a rendszernek.

A napelemes szivattyú felépítése, működése

A váltakozó áramú (AC) szivattyúk ugyan alkalmasak lehetnek napelemes üzemre, de hatásfokuk, energiahasznosításuk – különösen kisteljesítményű rendszerekben – akár 40 százalékkal elmarad a napelemes célra fejlesztett egyenáramú (DC) kefe nélküli rendszerekhez képest.

Kétféle kivitelű búvárszivattyú a jellemző: 

• helikális (csavar) szivattyú nagy (10-19 bar) nyomásra, kis vízhozamra 2-20 m3/nap,
• cenrifugál szivattyú alacsonyabb (2-6 bar) nyomásra, ám nagy vízhozamra 10-250 m3 /nap.

Szerves eleme minden esetben a rendszernek a napelemek egyenáramát kvázi-háromfázisú váltakozó árammá átalakító Kontroller. Ez tartja ellenőrzés alatt az egész szivattyút, biztosítja a teljesen automatikus indítást, leállítást. Biztonsági feladatokat is ellát, túlterhelés, rövidzárlat esetére. Mobillal, bluetooth kapcsolaton keresztül sok paramétere beállítható, lekérdezhető: fordulatszám, nyomás, vízmennyiség, a napelemek állapota. Megfelelő adapterrel interneten keresztül is vezérelhető, akár online kapcsolat kiépíthető.  A rendszer teljes egészében automatizálható.

A napelemes energia­termelő rendszer

A napelemeket stabil vagy forgatható állványzatra kell elhelyezni, déli irányban, jól benapozott, árnyékmentes területen. Lehetőleg a kút közelében, 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 magasságba szereljük. Erdőben, vagy legelőn ajánlatos a legalább 4-5 méter magas 3”-los vasoszlop, vagy ennek megfelelő erősségű fa tartószerkezet. A napelemek tartószerkezete 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.

Csepegtető rendszer kialakítása

Olcsó, szinte ingyenes működési költségű csepegtető rendszert lehet kialakítani napenergiás működtetéssel. A szivattyú  kontrollerje alkalmas arra, hogy egy nyomásszabályzón keresztül közelítően azonos nyomással táplálja az öntözőcsöveket, 0,8-1,8 bár között például. Zónavezérlővel megoldható az automata átváltás. Így amikor süt a nap, a rendszer automatikusan indul minden nap, ameddig a gazda öntözni kíván. A rendszer nagyon jól méretezhető egy célszoftver segítségével. Figyelem: napelemes öntözésnél napi vízmennyiségről beszélünk, felejtsük el az óránkénti köbméter alapú számítást.

Tófeltöltő, vízpótló rendszerek

Kifejezetten jó megtérülési értékkel rendelkezik a halastavak, élménytavak vízpótlásának biztosítása. Egyszeri beruházással évtizedekre megoldható a szükséges vízszint biztosítása, stabilizálása. Ezek a szivattyúk általában nagy (80-250 m3/nap) teljesítményűek, akár 5-20 kilowattos napelemes rendszer tartozik hozzájuk. Még télen is működik, ha egyébként a csövek fagyvédelmét megoldjuk. 

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 jó 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 szükséges egy megfelelő tároló tartály, amiben több napra elegendő ivóvízmennyiséget lehet elhelyezni, ehhez kell a szivattyúrendszert megtervezni. Tárolónak jól bevált a megfelelően kimosott 1 m3-es IBC műanyagtartály, ezekből akár 4-5 is egymáshoz köthető. Az itt tárolt víz gravitációs úton kerül a felhasználási helyre. Téli itatáshoz, vagy ha 100-400 szarvasmarháról van szó – elengedhetetlen a jól méretezett, nagykapacitású akkumulátor használata, méretezett napelemrendszerrel.
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.

Telepítési költségek, megtérülés

A napelemes vízszivattyúzás kialakítása nyilván költségesebb feladat, mint egy – akár az áruházban megvásárolt – olcsó búvárszivattyú letelepítése. Megterülésének számítása is nagyban függ attól, milyen más alternatíva áll rendelkezésünkre.  Egy vaditató, külterületi csepegtető rendszer esetén akár 1-2 év alatt megtérül, és még 15-20 évig ingyen működik, energiafelhasználás szempontjából.
Ezeket a rendszereket nem kell jelenleg sehol sem engedélyeztetni.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználásaHarasztiné Lajtár Klára:
A borkezelés, palackozás, csomagolás és szállítás berendezései - Borászati technológiák II.

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai