Einführung: In einem solarbetriebenen Tröpfchenbewässerungssystem Strom wird durch Photovoltaik (PV)-Paneele erzeugt und verwendet, um Pumpen für die Entnahme zu betreiben, Heben, und Verteilung von Bewässerungswasser.

Die Zunahme der Bevölkerung und ihr Bedarf an Wasser und Energie haben die Wasser- und Energieressourcen der Welt stark beansprucht. Folglich, es ist unumgänglich, die konventionellen Energiequellen durch erneuerbare Energien zu ersetzen und konventionelle Bewässerungsmethoden mit hocheffizienter Bewässerung zur Sicherung der globalen Energie, Lebensmittel, und Umweltsicherheit.

Ein Leitfaden zu den Vorteilen von solaren Tröpfchenbewässerungssystemen

Wie neu Bewässerungstechnik wird immer häufiger, Hersteller werden sich dieser Trends bewusst sein und ihre Ausrüstung aufrüsten, um mit der Kundennachfrage Schritt zu halten. Tröpfchenbewässerungsrohre sollten weiterhin effizient hergestellt werden und müssen mit intelligenten Systemen betrieben werden.

Die Steigerung der Produktion mehrerer Pflanzen bei gleichzeitiger Minimierung des Wasserverbrauchs ist der Schlüssel zu Betrieben, die sowohl kosteneffizient als auch umweltfreundlich sein wollen. Wasser ist eine kritische Ressource, und ihre Erhaltung erfordert, dass Bewässerungssysteme ihren Ansatz optimieren. Ein intelligentes Bewässerungssystem sollte nicht nur die zu behandelnden Pflanzen und die Menge an Wasser und Dünger berücksichtigen, die sie benötigen. Aber auch das Klima der Gegend, die aktuellen und prognostizierten Wetterbedingungen, Grundwasserstände, das aktuelle Wachstumsstadium der Pflanzen, und mehr.

EIN solarbetriebenes Tröpfchenbewässerungssystem wurde technisch-ökonomisch für Zitrusfrüchte konzipiert und entwickelt, Olive, und Trauben. Die Ergebnisse mit Wassereinsparung und Düngerreduzierung von mehr als 50 % und 40 %, bzw, im Vergleich zur herkömmlichen Bewässerung. Weiter, Das System erweist sich im Laufe der Jahre als kostengünstig und erfordert minimale Betriebs- und Wartungskosten.

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Komponenten des solarbetriebenen Tropfbewässerungssystems

Ein solarbetriebenes Tröpfchenbewässerungssystem kann in einer Vielzahl von Maßstäben angewendet werden, von einem individuellen oder gemeinschaftlichen Gemüsegarten bis hin zu großen Bewässerungsanlagen. Die Komponenten des solarbetriebenen Tröpfchenbewässerungssystems kann unten angegeben werden;

Bodenfeuchtesensoren können für die Echtzeiterfassung des Wurzel-Boden-Feuchtigkeitsgehalts von Pflanzen verwendet werden. Und es in ein Signal im Bereich von 0 – 1 V umzuwandeln; und das Signal wird als Wissen über den Wasserbedarf der Pflanze umgewandelt. Der Bodenfeuchtigkeitsgehalt im Wurzelbereich mehrerer Pflanzen wird mithilfe des Bodenfeuchtigkeitssensors erfasst. Der Schwellenwert für den Wasserzustand für ein bestimmtes Erntegut wurde dem System zugeführt, das wiederum den Betrieb des Steuersystems steuert. Die für den Betrieb der Steuerung benötigte Leistung wird durch den Einsatz eines Solarpanels gedeckt und das Display empfängt das Steuersignal und zeigt die mit dem Sensor gespeicherten Daten aus dem Feld an.

Das Essenzielle Komponenten des solarbetriebenen Tröpfchenbewässerungssystems sind;

• Ein Solargenerator, d.h. ein PV-Panel oder eine Reihe von Panels zur Stromerzeugung,
• Eine Montageanordnung für PV-Paneele, fest installiert oder mit einem Solar-Tracking-System ausgestattet, um den Solarenergieertrag zu maximieren,
• Eine Pumpensteuerung,
• Eine Oberflächen- oder Tauchwasserpumpe (in der Regel in eine Einheit integriert mit einem
• Elektromotor), und
• Ein Verteilungssystem und ein Vorratstank für Bewässerungswasser.

Solarbetriebenes Tröpfchenbewässerungsmodell

Drip ist die solare Bewässerungsmethode in der Landwirtschaft, bei der Wasser mit Applikatoren, die Öffnungen sind, direkt auf die Wurzelzone von Pflanzen aufgebracht wird. Strahler, und perforiertes Rohr, usw. unter niedrigem Druck betrieben, wobei sich die Applikatoren entweder auf oder unter der Bodenoberfläche befinden. Während die solare Tröpfchenbewässerung in der Landwirtschaft die teuerste Bewässerungsmethode sein kann, es ist auch das fortschrittlichste und effizienteste Verfahren zur effektiven Wassernutzung.

Dies Landwirtschaft Solartropfmethode des Bewässerungssystems enthält perforierte Rohre, die sich an Reihen von Pflanzen befinden oder entlang ihrer Wurzellinien vergraben sind, und geben Wasser direkt auf die Pflanzen ab, die es benötigen. Als Ergebnis, Die Verdunstung wird drastisch reduziert und 25% des Bewässerungswassers werden im Vergleich zu Hochwasserbewässerungssystemen eingespart. Landwirtschaft Die solare Tröpfchenbewässerung ermöglicht es dem Landwirt, ein Bewässerungsprogramm individuell anzupassen, das für jede Kultur am vorteilhaftesten ist. Mit der gegebenen Stromkrise ist in Indien Energie mit 4 bis 6 Stunden Strom für die Landwirtschaft erhältlich. Solar ist kostenlose Energie mit einigen Anfangsinvestitionen. Solarenergie wird für Landwirte eine der einfachsten Methoden zur Energiegewinnung sein. Dieses Modell stellt dar, wie die Bewässerung mit Sonnenenergie funktioniert. Dieser nutzt Photovoltaik-Strom als den regulären Strom aus dem Netz.

Vorteile der solarbetriebenen Tröpfchenbewässerung

• Das solare Tröpfchenbewässerungssystem ist vollautomatisch und es handelt sich um eine intelligente Bewässerungssteuerung. Die Bewässerung wird nicht durch ein Programm, sondern durch die vorherrschenden Wetterbedingungen gesteuert.
• Sie können den Wasserverbrauch auch anpassen, indem Sie den Kontrolltropfer einstellen.
• Die Bewässerung beginnt bei Sonnenuntergang, wenn weniger Verdunstungsverluste auftreten, und kann sowohl für die Schwerkraftzuführung als auch für die Druckbewässerung verwendet werden.
• Der Wasserverbrauch ist direkt proportional zur Nettoverdunstungsrate.
• Kommt es zu einer unerwarteten Hitzewelle, dann reagiert die Bewässerung entsprechend.
• Wenn es regnet, Wasser gelangt in den Verdampfer und verzögert den Start des nächsten Bewässerungssystems.
• Verbraucht viel weniger Wasser, ohne den Ernteertrag zu beeinträchtigen.
• Dieses System ist einfach und Low-Tech und so gibt es weniger Dinge, die schief gehen können.

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Prinzipien des solarbetriebenen Tröpfchenbewässerungssystems

Das Funktionsprinzip dieses Systems ist einfach. Ein Solargenerator könnte Strom für eine Elektromotorpumpe liefern, die Wasser entweder direkt in die Bewässerung oder in ein erhöhtes Reservoir liefert. Das Steuermodul mit Sensordaten, die dem Bewässerungssystem über die Differenz des Schwellenwerts der Bodenfeuchtigkeit der bewässerten Pflanzen zur Verfügung stehen, und die Echtzeit-Bodenfeuchtigkeit. Wenn die Bodenfeuchte der jeweiligen Kultur unter dem zulässigen Grenzwert liegt, Die Sensoren senden an das Steuersystem und das Bewässerungssystem, den Bewässerungsprozess zu starten, bis der Bodenfeuchtigkeitsgehalt den gewünschten Grenzwert erreicht.

Grundlegende Designkriterien für das System sind minimale Wartung, maximale Zuverlässigkeit sowie Ressourceneffizienz. Ein besonderes Merkmal dieses Systems ist die Tatsache, dass in der Regel keine Batteriepufferung erforderlich ist. Dies ist von Vorteil, da Batterien wartungsintensiv sind, teuer und müssen regelmäßig ausgetauscht werden.

Solarenergie

Es ist die Umwandlung von Energie aus Sonnenlicht in Elektrizität, direkt durch den Einsatz von Photovoltaik (PV), oder indirekt durch intensive Sonnenenergie. Solarenergie ist eine weltweit reichlich vorhandene Energiequelle. Photovoltaik ist ein effizienter Ansatz zur Nutzung von Sonnenenergie. Solarbetriebene Bewässerung kann eine geeignete Alternative für Landwirte im gegenwärtigen Energiezustand der Katastrophenautomatik mit Solarenergie sein. Das Hauptziel dieses Systems ist die Weiterentwicklung eines Bewässerungssystems im Bereich der Landwirtschaft durch Nutzung von Sonnenenergie.

Solar-Tropfbewässerungssystem funktioniert

Die zum Transport des Wassers eingesetzten Pumpen sind mit Solarzellen ausgestattet. Die von den Zellen aufgenommene Sonnenenergie wird dann in elektrische Energie umgewandelt. Die meisten traditionellen Pumpensysteme arbeiten meist mit einem Dieselmotor oder mit dem lokalen Stromnetz. Jedoch, zwei betriebsarten weisen gegenüber solarpumpen nachteile auf.

In vielen ländlichen Gebieten, insbesondere in Entwicklungs- und Schwellenländern, der Zugang zum Stromnetz ist nicht immer gewährleistet. In diesem Fall, Bauern können sich nicht auf traditionelle Bewässerungsmethoden verlassen. Die Verwendung unabhängiger und alternativer Energie kann eine Lösung für den Landwirt sein, um eine sichere Stromquelle zu gewährleisten, und für das öffentliche Netz, um eine Sättigung zu vermeiden.

Dieselpumpen sind effizienter als wechselstrombetriebene Pumpen, da sie eine größere Flexibilität ermöglichen. Jedoch, Eine der Haupteinschränkungen besteht darin, dass dieses System von der Verfügbarkeit von Kraftstoff abhängt, zu einer größeren Auswirkung auf die Umwelt hinzugefügt. Dieselbetriebene Pumpen sind günstiger als solarbetriebene Pumpen, aber die Betriebskosten sind hoch und hängen stark vom Dieselpreis ab. In solarbetriebene Systeme , es funktioniert umgekehrt, das ist, Obwohl dieses System teuer ist, Die Energiequelle ist kostenlos. So, nach der Amortisationszeit, es fallen keine Betriebskosten mehr an (nur die Wartungskosten sind zu berücksichtigen). Dann, Solarpumpen erweisen sich als tragfähige langfristige Investition.

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Arbeitsablauf für solarbetriebene Tröpfchenbewässerungssystemkomponenten

Solarbetriebenes Tropfbewässerungssystem mit folgenden Komponenten;

Pumpensteuerung – Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Pumpensteuerungen. Sie sind Wechselrichter und ein Frequenzumrichter (VFD). Wenn eine AC-Solarpumpe verwendet wird, ein Wechselrichter ist unerlässlich, um den Gleichstrom von den Sonnenkollektoren in Wechselstrom umzuwandeln. Der unterstützte Leistungsbereich eines typischen Wechselrichters reicht von 0,15 kW bis 55 kW, mit dem Wechselrichter mit höherer Leistung, der für größere Bewässerungssysteme verwendet wird.

Das Solarpanel und der Wechselrichter sollten entsprechend dimensioniert sein, um die Einschaltstromcharakteristik eines Wechselstrommotors zu berücksichtigen. Da die AC-Pumpe beim Start eine hohe Leistung benötigt, der Umrichter sollte in der Lage sein, diese zusätzliche Anlauflast zu bewältigen. Manchmal wird ein VFD-Controller verwendet, um sicherzustellen, dass der Pumpenmotor die richtige Spannung und den richtigen Strom erhält.

Viele Solar-DC-Pumpen benötigen eine spezielle Steuerung, wenn sie direkt von PV-Modulen (ohne Batterien) versorgt werden sollen. Der Controller oder lineare Stromverstärker (Maximum Power Point Tracker) ermöglicht es der Pumpe, an einem bewölkten Tag bei schwachem Licht zu starten und zu laufen. oder früh morgens und abends. Mit einer Batteriestromquelle, die Steuerung könnte für eine DC-Pumpe überhaupt nicht benötigt werden.

Sonnenkollektor – Solarpanel soll Energie für den Betrieb der Wasserpumpe erzeugen und das Panel hat 25 Jahre eingeschränkte Garantie. Eine vierteljährliche manuelle Überprüfung des Solarmoduls wird empfohlen, um Staub und andere solche Substanzen zu entfernen, um die maximale Leistung des Moduls sicherzustellen.

Die Pumpen sind mit Motoren ausgestattet, die Energie aus PV-Anlagen beziehen, und die Nennleistung eines Solarmoduls wird in Spitzenleistung (Wp) ausgedrückt. Die Wattzahl von Solarmodulen hängt von der Anforderung und den verwendeten Motoren ab. In Indien, Die PV-Anlagen mit einer Leistung im Bereich von 200 W bis 5 kWp werden von der Regierung empfohlen.

Wasserpumpe – Dies ist eine speziell entwickelte Pumpe, die auch bei sehr geringer Lichtintensität betrieben werden kann. An einem normalen Tag, Die Pumpe kann 6500 bis 7000 Liter Wasser pro Tag über einen Zeitraum von acht Stunden fördern.

Maximum Power Point Tracker (MPPT) – Die MPPT-Einheit passt die Variation der Spannung an der Solaranlage an, um die Stromerzeugung zu maximieren. MPPT ist ein Algorithmus, der in Ladereglern enthalten ist, um unter bestimmten Bedingungen die maximal erhältliche Leistung aus dem PV-Modul zu extrahieren. Die Spannung, bei der das Photovoltaikmodul (PV) die maximale Leistung erzeugen kann, wird als Maximum Power Point (oder Spitzenleistungsspannung) bezeichnet.

Filter – Zwischen Pumpe und Bewässerungsrohr ist ein Scheibenfilter installiert, um die Feststoffe im Wasser zu entfernen und ein Verstopfen der Tropfer zu verhindern. Der Filter ist leicht zu reinigen und benötigt keine Ersatzkartuschen.

Fertigator-Tank – Fertigator-Tank besteht aus einem 5-Liter-Stahltank, um Düngemittel oder Chemikalien durch den Tropf an die Pflanzen zu verteilen.

Tropfsystem – Jedes einzelne System wurde mit 4000 Tropfpunkten versehen und Tropfer werden in Abständen von 30 cm platziert. Die Tropfleitung bestand aus einer selbstreinigenden Vorrichtung, um ein Verstopfen der Tropfer zu verhindern.

Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten jedes System ist mit Montagestrukturen für Solaranlage ausgestattet, und Wasserpumpe, Wasserpumpengehäuse, 12m lange Saugleitung, 1,25" Fußventil aus Kunststoff, Stahltragkonstruktionen für Fertigatortank und Betonsockel für Mastmontagekonstruktionen von Solarmodulen, Solarwasserpumpe, Fertigatortank, und filtern

Der Erfolg der solarbetriebenen Tröpfchenbewässerungstechnologie

Um den beschnittenen Bereich zu vergrößern, dann solarbetriebene Tröpfchenbewässerungstechnologie. Die Analyse der monatlichen Wetterdaten und der durchschnittlichen hellen Sonnenstunden (BSH) während der Rabi-Saison beträgt 7 bis 9 Stunden pro Tag, Das reicht aus, um die Sonnenenergie für die Landwirtschaft nutzbar zu machen.

Unter diesem System, Sonnenkollektoren wurden in der Nähe des Teiches installiert und eine Nanopumpe (0,1 PS) wurde verwendet, um Wasser aus dem Farmteich in einen Tank zu heben (1, 000 Liter Fassungsvermögen) in 2,5 m Höhe auf einer Plattform aufgestellt. Tagsüber, Wasser wird durch Tröpfchenbewässerung im Schwerkraftverfahren auf hochwertige Gemüsekulturen aufgebracht. Die Entladerate des Tropfsystems betrug 2,4 Liter pro Stunde. Das Feld war hauptsächlich in verschiedene Parzellen unterteilt; jede Parzelle wurde durch ein Ventil gesteuert, was die Diversifizierung der Pflanzen erleichterte.

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