Η ορθολογική διαχείριση των υδάτινων πόρων είναι πλέον αναγκαία, λόγω της έλλειψης νερού που παρατηρείται τα τελευταία χρόνια. Η τεχνολογική εξέλιξη έχει βελτιώσει αισθητά τον τρόπο λειτουργίας των αντλιών νερού, που ναι μεν καταναλώνουν για τη λειτουργία τους αρκετή ενέργεια, ωστόσο αυτή προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές.
Γράφει ο κ. Λ. Γεωργόπουλος, Διπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός ιδρυτής και ιδιοκτήτης της Enfos Solar, επίσημου αντιπροσώπου στην Ελλάδα του γερμανικού οίκου ηλιακών αντλιών Lorentz Gmbh
Η ηλιακή άντληση νερού είναι μια απλή αλλά ταυτόχρονα έξυπνη διαδικασία, κατά την οποία η ενέργεια που παράγεται από φωτοβολταϊκα πάνελ τροφοδοτεί μια αντλία νερού. Η συγκεκριμένη τεχνολογία παρέχει πρόσβαση στο νερό ακόμα και σε τοποθεσίες όπου η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας είναι δύσκολη, πολύ ακριβή ή έχει μεγάλο κόστος χρήσης.
Οι ηλιακές αντλίες διατίθενται σε διάφορα μεγέθη και τύπους (υπέργειους, υποβρύχιους, πισίνας) για να ταιριάζουν σε όλες τις εφαρμογές άντλησης ή κυκλοφορίας νερού. Η ηλιακή άντληση μπορεί να καλύψει τόσο συστήματα μικρής κλίμακας όσο και μεγάλες γεωργικές και βιομηχανικές εγκαταστάσεις.
Τα κύρια μέρη των συστημάτων ηλιακής άντλησης είναι:
– Τα φωτοβολταϊκά πάνελ.
– Η αντλία.
– Ο controller (inverter, αλλά με «έξυπνες» εξειδικευμένες λειτουργίες για τον έλεγχο της αντλίας).
– Ο γενικός διακόπτης των φωτοβολταϊκών πάνελ.
– Οι αισθητήρες ελέγχου της λειτουργίας της αντλίας (π.χ. αισθητήρες νερού, πίεσης, ροής, μέτρησης όγκου κ.ά.).
– Τα συστήματα απομακρυσμένης παρακολούθησης, σε πραγματικό χρόνο, εφόσον απαιτείται.
Πλεονεκτήματα
Το μεγάλο πλεονέκτημα των ηλιακών αντλιών έναντι των παραδοσιακών είναι ότι μπορούν να εγκατασταθούν παντού, ειδικά σε απομακρυσμένα και αφιλόξενα περιβάλλοντα όπου δεν υπάρχει ηλεκτρικό δίκτυο.
Ωστόσο, οι ηλιακές αντλίες έχουν πολλά άλλα πλεονεκτήματα:
– Ελαχιστοποίηση κόστους: Τα συστήματα ηλιακών αντλιών λειτουργούν χωρίς ορυκτά καύσιμα και χωρίς ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο, ελαχιστοποιώντας το λειτουργικό κόστος και αποτρέποντας την εξάρτηση από έναν εξωτερικό πάροχο ενέργειας.
– Περιβαλλοντική βιωσιμότητα: Χρησιμοποιώντας ενέργεια από τον ήλιο, οι ηλιακές αντλίες αποτελούν μια φιλική προς το περιβάλλον λύση σε σύγκριση με τις παραδοσιακές αντλίες.
– Αξιοπιστία και ευελιξία: Τα συστήματα ηλιακών αντλιών έχουν λιγότερα κινούμενα μέρη σε σύγκριση με τις παραδοσιακές αντλίες που διαθέτουν κινητήρα εσωτερικής καύσης, με αποτέλεσμα χαμηλότερες απαιτήσεις συντήρησης, ευκολότερη λειτουργία και μεγαλύτερη αξιοπιστία.
Υβριδική λειτουργία
Πολλές φορές απαιτείται συνεχής άντληση νερού με σταθερή παροχή, χωρίς διακοπές ρεύματος. Στην περίπτωση αυτή, ένα αντλιοστάσιο που είναι ήδη συνδεδεμένο στο δίκτυο ηλεκτρισμού μπορεί να αξιοποιήσει συστήματα ηλιακών αντλιών, τα οποία δύνανται να συνδυαστούν (υβριδικά) με ταυτόχρονη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας.
Έτσι είναι δυνατό σε ένα υφιστάμενο ηλεκτρικό σύστημα άρδευσης να εγκατασταθεί κατάλληλος αριθμός φωτοβολταϊκών πάνελ, σε συνδυασμό με υβριδικό ελεγκτή (controller), με αποτέλεσμα τη δραστική μείωση του κόστους του ηλεκτρικού ρεύματος. Τις περισσότερες φορές, μάλιστα, δεν απαιτείται αντικατάσταση της υφιστάμενης αντλίας.
Κατά τη διάρκεια της ημέρας η παρεχόμενη από τον ήλιο ενέργεια συνδυάζεται, μέσω του υβριδικού controller, με αυτήν που παρέχεται από το δίκτυο ηλεκτρισμού ή τη γεννήτρια. Αυτό γίνεται με αυτόματη λειτουργία, κατά την οποία αξιοποιείται πρωτίστως η ενέργεια που παρέχει ο ήλιος, και όταν αυτή δεν επαρκεί, λαμβάνεται ενέργεια από το δίκτυο παροχής ηλεκτρικού ρεύματος. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται η μέγιστη εξοικονόμηση.
Αποθήκευση νερού
Όταν υπάρχουν διαθέσιμες δεξαμενές νερού, είναι δυνατή η κάλυψη αυξημένων εποχιακών αναγκών, καθώς και η πρόσβαση σε νερό ακόμα και κατά τη διάρκεια της νύχτας χωρίς παροχή ρεύματος.
Σωστή επιλογή
Η επιλογή της βέλτιστης ηλιακής αντλίας νερού γίνεται με χρήση ειδικού λογισμικού, χρησιμοποιώντας τα μετεωρολογικά δεδομένα της εκάστοτε περιοχής και τον απαιτούμενο όγκο νερού, και προβαίνοντας σε:
- Σχεδιασμό, κατά τον οποίο είναι απαραίτητο να διερευνηθούν διεξοδικά οι απαιτήσεις.
- Ακριβή υπολογισμό των παραμέτρων και διαστασιολόγηση, για να διασφαλιστεί ότι η αντλία ανταποκρίνεται αποτελεσματικά στις ανάγκες.
- Ενσωμάτωση διαφόρων αισθητήρων και συσκευών παρακολούθησης, για βιώσιμη και αποτελεσματική διαχείριση, για βελτίωση της απόδοσης αλλά και για μακρά λειτουργική ζωή της αντλίας.
Για το σωστό σχεδιασμό του συστήματος πρέπει να ληφθούν υπόψη:
- Η γεωγραφική θέση του έργου.
- Η χρήση για την οποία προορίζεται η αντλία (ύδρευση, άρδευση).
- Η ποσότητα νερού που απαιτείται αλλά και το μανομετρικό ύψος.
- Η πηγή από την οποία θα αντλείται το νερό (ποτάμι, λίμνη, γεώτρηση).
- Το υδραυλικό δίκτυο (μήκος, διάμετρος σωλήνων κλπ.).
Παράδειγμα εφαρμογής
Παρακάτω παραθέτουμε ένα παράδειγμα τοποθέτησης ηλιακής αντλίας σε χωράφι 15 στρεμμάτων με 918 δέντρα ακτινιδίων στον κάμπο του Νέστου.
Τον Ιούνιο του 2024 εγκαταστάθηκε στο συγκεκριμένο χωράφι αντλία μέγιστης ισχύος 8,3kW και ένα φωτοβολταϊκό σύστημα 7,9kW, αποτελούμενο από 14 πάνελ (565W) συνολικής επιφάνειας 42 τ.μ. Οι ημερήσιες αρδευτικές ανάγκες υπολογίστηκαν σε 150 κυβικά μέτρα και ικανοποιούνται πλήρως κατά τους μήνες ζήτησης, όπως φαίνεται στις εικόνες 1 και 2.
Με το σύστημα αυτό ο γεωργός απαλλάχθηκε όχι μόνο από το ετήσιο λειτουργικό κόστος αλλά και από την ανάγκη της καθημερινής μετακίνησής του για άρδευση, έχοντας ορίσει πρόγραμμα ποτίσματος από το κινητό του.
Μάλιστα, με σκοπό την ανταπόκριση σε πιθανή μελλοντική αύξηση των αναγκών σε νερό, το σύστημα σχεδιάστηκε έτσι ώστε αυτή να καλυφθεί, απλώς με την προσθήκη επιπλέον πάνελ, χωρίς να απαιτείται αλλαγή κανενός άλλου τμήματος του του εξοπλισμού του ήδη εγκαταστημένου συστήματος.
Σχεδιασμός και έλεγχος
Ο ακριβής σχεδιασμός των συστημάτων ηλιακών αντλιών οδηγεί στην σωστή κάλυψη των αναγκών του χρήστη και στη μείωση του κόστους του συστήματος. Η δυνατότητα ελέγχου και προγραμματισμού της λειτουργίας τους, καθώς και η αποθήκευση του ιστορικού μέσω ειδικής εφαρμογής σε οποιοδήποτε κινητό τηλέφωνο, παρέχει μέγιστη ευελιξία στο χρήστη.
Με ειδική επίσης εφαρμογή γίνεται άμεσα και αυτόματα η διάγνωση οποιουδήποτε λειτουργικού προβλήματος, μειώνοντας το χρόνο αποκατάστασης της λειτουργίας.
Περιορισμός κόστους
Το αρχικό κόστος της επένδυσης είναι ιδιαίτερα χαμηλό σε σύγκριση με αυτό της εγκατάστασης μιας απλής ηλεκτρικής αντλίας, ιδιαίτερα αν λάβουμε υπόψη το κόστος που απαιτείται για την κατασκευή δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας μέχρι το χωράφι.
Το μηδενικό κόστος λειτουργίας οδηγεί σε ταχύτατη απόσβεση του κόστους εγκατάστασης σε λιγότερο από 4 χρόνια, διάστημα το οποίο μπορεί να μειωθεί με ένταξη του συστήματος σε μελλοντικά σχέδια βελτίωσης.
Τέλος, η δυνατότητα συνεχούς αυτόνομης λειτουργίας χωρίς την ανάγκη παρουσίας ανθρώπου κατά τη διάρκεια του ποτίσματος μειώνει το εργατικό κόστος και δίνει ελεύθερο χρόνο στον χρήστη.
Για τους παραπάνω λόγους, τα συστήματα ηλιακής άντλησης είναι ο πιο αξιόπιστος, φθηνός και βιώσιμος τρόπος για την αξιοποίηση των υδάτινων πόρων.
Το άρθρο του κ. Γεωργόπουλου δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Agro.tec. Δείτε το τελευταίο τεύχος ΕΔΩ.
Παρακολουθήστε στο Tpress WEB TV την εκπομπή “Αγροτική Ανάπτυξη” που φιλοξένησε συνέντευξη του κ. Γεωργόπουλου.
