太陽光発電の噴水。スキーム、説明

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太陽光発電の噴水。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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穏やかな小川のせせらぎでも、轟音を立てて流れる滝でも、水が流れる光景と音は最も心を落ち着かせます。彼らに匹敵するものは何もありません。

残念ながら、誰もが自分自身の自然の奇跡を享受できる幸福を享受できるわけではありません。ただし、ほぼ同等の代替品を使用できます。

古代ギリシャ人が歌ったこの彫刻の噴水は、自然の静けさと人間の芸術を組み合わせています。私たちのデザインでは、この調和がさらに明確に表現されており、太陽のエネルギーを利用した技術革新が加えられています。

噴水

噴水には、小さなものから非常に印象的なものまで、さまざまな形やサイズがあります。噴水について考えるとき、私たちの多くは、神話の女神の優雅な姿や、過去の巨匠の見事な細工を思い浮かべます。もちろん、これらは古典的なスタイルの噴水です。

ただし、噴水のスタイルは非常に多様です。最近では、パティオに小さな噴水を作る傾向があります。幼稚園や保育園などで安価に使える噴水が豊富に揃っています。

この分野での新しい成果は、部屋の隅やテーブルの上に設置できる屋内ミニチュア噴水です。

噴水はどのように機能するか

選択した噴水の種類に関係なく、それを作るには同じ基本コンポーネントが必要です。まず、これは水槽で、通常は彫刻の内部にあります。 XNUMXつ目は、水を循環させるための装置です。

噴水の仕組みはとてもシンプルです。図に示すように、閉ループで動作します。 1. まず、タンクに水を入れます。そこから、ポンプは内部給水を介して構造の上部に水を供給し、そこから自由落下します。水はプールに滝のように流れ込み、このサイクルが繰り返されます。

太陽光発電の噴水
Pic.1

噴水の配管システムはその設計に不可欠であるため、ここでは水の循環と、それに必要なタイプのポンプと太陽光発電電源の選択のみに注目します。

送水ポンプ

噴水と同様に、ポンプにもさまざまな形やサイズがあります。ポンプは 40 つの特性に基づいて選択されます。まず、ポンプが一定時間内に汲み上げることができる水の量です。一般的なポンプは、40 分あたり XNUMX リットル、つまり XNUMX リットル/分の液体を送り出します。次に、水が供給される圧力です。水圧は回路における電圧のようなものです。

もちろん、水には重さがあります（水1リットルの重さは1kgです）。したがって、垂直のチューブに 10 リットルの水を満たすと、チューブの底の総重量は 10 kg になります。チューブの底部の断面積が 5 cm2 の場合、この水柱を持ち上げるには少なくとも 2 ～ 105 Pa (2 気圧) の圧力が必要です。

したがって、ポンプの出口端の圧力によって、水を汲み上げることができる高さが決まります。この圧力を静水頭と呼びます。揚程は流体の流量に反比例します。たとえば、揚程が減少すると、流量は増加します。

ただし、噴水を自分で作成する場合を除き、ポンプのパラメータを計算する必要はほとんどありません。ほとんどのプレハブ噴水設計では、適切なサイズのポンプをすぐに選択して、望ましい結果を達成できます。

噴水用のポンプを選択するときは、低電圧デバイスを優先してください。これにはいくつかの理由がありますが、その最も重要な理由は、水と電気の相互作用における安全性を確保するためです。この組み合わせは場合によっては致命的です。

経験上、12 V ポンプが最適です。第一に、そのようなポンプは数多くあり、自動車ディーラーを含む部品店で購入できます。フロントガラスワイパー、電動燃料ポンプ、ウォーターインジェクターを販売するセクションをチェックしてください。

太陽電池

12V ポンプを選択するもう 12 つの理由は、ポンプに電力を供給する太陽光発電コンバーターによるものです。連続生産されるモジュールは、12 ボルトの鉛蓄電池を充電するように設計されています。通常、それらは XNUMX V の電圧を備えたセクションに分けて製造されており、これは私たちの目的に非常に適しています。

この標準化により、さまざまな電流および電力特性を備えた太陽電池が開発され、必要な既製の太陽光発電コンバータを選択できるようになりました。

12V電源とポンプを使用する場合、電圧は自動的に調整されます。一方、ソーラーパネルの出力電流はポンプの種類と一致する必要があります。

太陽光発電の噴水
Pic.2

ほとんどの場合、消費電流に関するデータはポンプハウジングに記載されています。ただし、このデータが何を意味するのかを知る必要があります。

ポンプによって消費される電流は、通常、極端な動作条件 (最大圧力および汲み上げ水量) で測定されます。これらの条件に対応する電流値はポンプハウジングに表示されています。

ただし、ポンプがその潜在能力を最大限に活用していない場合は、より低い電流で十分です。確かに、その値を事前に判断するのは困難です。以下では、問題全体をより明確に理解できるように、典型的なデザインの噴水を作成する方法を説明します。

噴水を作る

まず、中庭用の噴水を注文しました。そのためには、10〜2 Pa（105 atm）の圧力で2 l /分の容量を持つポンプを購入する必要がありました。ポンプのパラメータは取扱説明書に記載されています。

そこで彼らは、バスの油圧システムで使用されているものと同じタイプの圧力ポンプを発見しました。仕様によれば、ポンプは、（必要以上に）高い圧力で必要な流量を提供しました。モーターは、電圧 12 V、電流 7 A 向けに設計されています。

ポンプを噴水に設置した後、12 V 電源に接続し、電源と直列に接続した電流計を使用したところ、通常の状態ではポンプは 2 A の電流を消費することがわかりました。これは特定の例に当てはまります。噴水のデザインは上記とは異なる場合がありますが、同様の方法で行動する必要があります。消費電流は、ポンプハウジングに表示されている値 7 A よりも大幅に小さいことが判明しました。

次の課題は、2 V の電圧で 12 A の電流を生成する太陽電池を選択することでした。これは難しいことではありませんでしたが、もちろん、最も使いやすい設計に重点を置きたかったのです。最終的にARCO Solar社製ASI-2000タイプのバッテリーが選ばれました。

その選択は結果的に成功した。日光が十分に当たると、ポンプは噴水の上部から 30 ～ 45 cm の高さまで水を噴射します。

ただし、ジェットの高さは光の条件によって異なります。朝日がソーラーパネルに当たると、小さな水滴が現れます。それほど印象に残るものではありませんが、それでも絵は楽しいです。正午が近づくと、太陽光発電コンバーターが最大の電力を生成し、噴水がその栄光の姿を現します。日没になると、噴流の強さは再び減少し、最終的に噴水は停止します。日照条件があまり良くないことも噴水の稼働に影響を与えることは明らかです。

蒸発のため、システムに水を追加する必要があります。一般に、故障が発生する可能性があるため、水なしでポンプを動作させることはお勧めできません。もちろん冬場は凍結を防ぐ必要があります。

著者：バイヤーズT。

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