Ein 300-m-Brunnen mit Netzunterstützung:
die Abwägung im Alentejo
Im Süden Portugals fördert ein Alentejo-Betrieb aus einem tiefen Grundwasserleiter: der Brunnen geht 300 m hinunter und das Wasser steht beim Pumpen bei 290 m, und genau diesen gemessenen dynamischen Wasserspiegel setzt die Studie an. Der Bedarf liegt bei 65 m³ am Tag, und die Zisterne ist bereits vorhanden. Das Netz reicht bis zur Station, und der Betrieb will es als Unterstützung, weil er weiß, dass der Winter die 65 m³ mit Sonne allein nicht schafft. Diese Vorgabe ändert alles: sie nimmt die einzige wirklich hybride Baureihe des Katalogs aus dem Rennen und stellt zwei sehr verschiedene Wege gegenüber, Wechselstrom in eine Solarpumpe zu bringen.
Wenn die Tiefe alles bestimmt
Fünfundsechzig Kubikmeter am Tag sind ein bescheidener Bedarf. Ein dynamischer Wasserspiegel in 290 m ist eine andere Sache: mit der Förderhöhe und den Druckverlusten berechnet LE LAB 311 m Gesamtförderhöhe. Bei dieser Höhe ist die Energie für denselben Kubikmeter mehr als doppelt so hoch wie bei einem 120-m-Brunnen, und der Katalog wird schnell schmal.
Die Eingangsdaten
Die Referenzstadt für die Einstrahlung ist Beja, mitten im Alentejo. Die Auslegung trägt den beim Pumpen gemessenen dynamischen Wasserspiegel von 290 m im 300-m-Brunnen ein, Förderhöhe 5 m, 120 m Leitung, vorhandene Zisterne, und das Feld für die Zusatzversorgung auf Ja. Diese letzte Antwort kippt die Abwägung.
Die Zusammenfassung vor der Berechnung, mit der gewünschten Netzunterstützung und der bereits vorhandenen Zisterne.
Die gewählte Lösung: ein permanenterregter Motor am Umrichter
LE LAB wählt eine GRUNDFOS SPE 18-35, eine 7,1-Zoll-Pumpe mit permanenterregtem Synchronmotor, gefahren von einem 37-kW-RSI-Solarumrichter. Sie nimmt 24 m³/h und 350 m Höhe an: bei 311 m bleibt sie unter ihrer Höhengrenze, und ihr Betriebspunkt liegt bei 16,6 m³/h, dem Höchsten, was sie auf dieser Höhe gibt. Das Feld zählt 44 Module zu 630 Wp, also 27 720 Wp, verschaltet in vier parallelen Strängen zu elf Modulen in Reihe. Die mittlere Produktion liegt bei 72,0 m³ am Tag.
Die Lösung auf einen Blick. Die saisonale Spanne wird genannt: von 47,1 m³ am Tag im Dezember bis 97,8 im August.
Was die Tiefe mit dem Katalog macht
Bei 311 m Höhe wird die Auswahl schlagartig eng. Die Baureihe LORENTZ PSk3, die einzige von Haus aus hybride im Katalog, endet bei 240 m: sie reicht nicht so tief. Die PSk2 reicht hin, aber mit dem Pumpenteil, das in ihrer Reihe am höchsten steigt, einer C-SJ30-35 mit 330 m maximaler Höhe, und sie verlangt dann 48 925 Wp, nahezu das Doppelte des gewählten Felds. Die asynchrone SP reicht ebenfalls hin: die kleinste, die es schafft, braucht 28 840 Wp, und die SP 77-20 steigt auf 81 900 Wp. Bleibt die SPE, deren Reihe bis 450 m geht und die den Punkt mit dem kleinsten Feld des Katalogs hält.
| Lösung | Photovoltaikfeld | Urteil der Auslegung | Wechselstromeingang |
|---|---|---|---|
| GRUNDFOS SPE 18-35 + RSI 37 kW | 27 720 Wp · 44 × 630 Wp | gewählt, mittlere Produktion 72,0 m³/T | Umrichterklemmen, mit Quellenumschaltung |
| GRUNDFOS SP 9-79 + RSI | 28 840 Wp | deckt den Bedarf, mit größerem Feld | Umrichterklemmen, mit Quellenumschaltung |
| LORENTZ PSk2-40 C-SJ30-35 | 48 925 Wp | deckt mit Überproduktion: 78 m³/T bei 65 verlangten | Wandler SmartPSUk2 hinzuzufügen |
| GRUNDFOS SP 77-20 + RSI | 81 900 Wp | deckt den Bedarf, mit einem fast dreimal größeren Feld | Umrichterklemmen, mit Quellenumschaltung |
| LORENTZ PSk3 | außer Reichweite: die Reihe endet bei 240 m Höhe | ||
Die PSk2 verlangt 48 925 Wp, wo die SPE 27 720 braucht, nahezu das Doppelte des Photovoltaikfelds. Das ist kein Ermessensunterschied mehr, es ist ein Unterschied der Art: bei 311 m nähert sich das LORENTZ-Pumpenteil seiner Reihengrenze von 330 m, während die SPE, mit 350 m bei diesem Modell und bis 450 m in der Reihe, mehr Spielraum behält.
Warum die Unterstützung hier kein Komfort ist
Die Produktion reicht von 47,1 m³ am Tag im Dezember bis 97,8 im August. Die Sommermonate liegen weit über dem Bedarf, aber Januar, Februar, November und Dezember darunter. An einem tiefen Brunnen holt man den Winter nicht durch eine vernünftige Vergrößerung des Felds auf: man müsste auf den ungünstigsten Monat auslegen und das ganze Jahr ein für Dezember bemessenes Feld bezahlen. Der Betrieb wählte den anderen Weg, ein knapp bemessenes Feld zu behalten und das Netz die grauen Wochen ausgleichen zu lassen. Genau das ist die Rolle einer Zusatzquelle.
Vier Monate fallen unter die Linie des Bedarfs. Dort, und nur dort, übernimmt das Netz.
Drei Wege, Wechselstrom in eine Solarpumpe zu bringen
Das Wort Zusatzversorgung deckt drei sehr verschiedene Architekturen ab, und der Solarkatalog bietet alle drei an. Sie zu unterscheiden ist das eigentliche technische Thema dieses Falls.
Hier reicht die hybride Reihe nicht bis 311 m, und die Architektur mit separatem Wandler verlangt 48 925 Wp statt 27 720. Die SPE am RSI-Umrichter gewinnt also beim Photovoltaikfeld, und ihr Wechselstromeingang wird ohne Wandler angeschlossen, eine Quellenumschaltung genügt. An einem flacheren Brunnen und ohne gewünschte Zusatzquelle dreht sich die Rangfolge um, wie diese andalusische Obstanlage zeigt, wo der integrierte Controller vorne liegt.
Was der Umrichter um sich herum verlangt
Ein umrichtergefahrener Unterwassermotor wird nicht wie ein integrierter Controller verdrahtet. Das von der Auslegung erzeugte Schema trägt die Pflichtteile dieser Architektur: den Sinusfilter zwischen Umrichter und Motor und den Trockenlaufsensor. In dieser Reihe wird der interne Temperaturfühler des Motors deaktiviert, sobald die Pumpe über einen Umrichter gespeist wird, und ein externer Fühler übernimmt ihn.
Das von der Auslegung erzeugte Installationsschema, mit den Teilen, die zu einer umrichtergefahrenen Pumpe gehören. Die Pumpe sitzt in 292 m, zwei Meter unter dem dynamischen Wasserspiegel, im 300-m-Brunnen.
Die Tiefe wählt die Familie, die Unterstützung wählt die Architektur
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