Ein 300-m-Brunnen mit Netzunterstützung:
die Abwägung im Alentejo
Im Süden Portugals fördert ein Alentejo-Betrieb aus einem tiefen Grundwasserleiter: das Wasser steht 300 m tief, der Bedarf liegt bei 60 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 60 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
Sechzig Kubikmeter am Tag sind ein bescheidener Bedarf. Dreihundert Meter Tiefe sind eine andere Sache: mit der Förderhöhe und den Druckverlusten berechnet LE LAB 319 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. Tiefe 300 m, 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, arbeitet also bei 319 m ohne an ihrer Grenze zu sein. 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 67,6 m³ am Tag.
Die Lösung auf einen Blick. Die saisonale Spanne wird genannt: von 44,1 m³ am Tag im Dezember bis 92,4 im August.
Was die Tiefe mit dem Katalog macht
Bei 319 m Höhe wird die Auswahl schlagartig eng. Die Baureihe LORENTZ PSk3, die einzige von Haus aus hybride im Katalog, endet bei 180 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 braucht dann ein erheblich größeres Feld. Die asynchrone SP reicht ebenfalls hin, für einen Bedarf von 60 m³ weit überdimensioniert. Bleibt die SPE, deren Reihe bis 450 m geht und die hier ihr natürliches Feld findet.
| Lösung | Photovoltaikfeld | Mittlere Produktion | Wechselstromeingang |
|---|---|---|---|
| GRUNDFOS SPE 18-35 + RSI 37 kW | 27 720 Wp · 44 × 630 Wp | 67,6 m³/T | Umrichterklemmen, mit Quellenumschaltung |
| LORENTZ PSk2-40 C-SJ30-35 | 48 925 Wp · 95 × 515 Wp | 73,6 m³/T | Wandler SmartPSUk2 hinzuzufügen |
| GRUNDFOS SP 77-20 + RSI 110 kW | 84 150 Wp · 187 × 450 Wp | 99,7 m³/T | Umrichterklemmen, mit Quellenumschaltung |
| LORENTZ PSk3 | außer Reichweite: die Reihe endet bei 180 m Höhe | ||
Die PSk2 verlangt 48 925 Wp, wo die SPE 27 720 braucht, also 95 Module statt 44. Das ist kein Ermessensunterschied mehr, es ist ein Unterschied der Art: bei dieser Höhe arbeitet das LORENTZ-Pumpenteil am Ende seiner Reihe, während die SPE in ihrem Wirkungsgradbereich bleibt.
Warum die Unterstützung hier kein Komfort ist
Die Produktion reicht von 44,1 m³ am Tag im Dezember bis 92,4 im August. Die Sommermonate liegen weit über dem Bedarf, aber Dezember, Januar und November 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.
Drei 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 319 m, und die Architektur mit separatem Wandler verlangt 95 Module statt 44. 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 Tiefe wählt die Familie, die Unterstützung wählt die Architektur
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