3. Methodology
This study is divided into three parts: the estimation of the water demand for irrigation, the assessment of the exploitable
Nomenclature
Abbreviation AC alternate current DC direct current ICC initial investment cost MPPT maximum power point tracker PV photovoltaic PVWPS photovoltaic water pumping system SCS soil conservation service
Symbols ea actual vapour pressure (kPa) Eh hydraulic energy (kWh/day) es saturation vapour pressure (kPa) ET0 reference evapotranspiration (mm/day) ETc evapotranspiration in cultural conditions (mm/day) EX extra-terrestrial radiation (kWh/m2) g gravity acceleration (m/s2) G soil heat flux density (MJ/m2 day) GH global horizontal radiation (kW h/m2) H total dynamic head (m) Ib beam radiation (Wh/m2) Id diffuse radiation (W h/m2) Itot global radiation on the array (W h/m2) Itot,d daily total radiation (kW h/m2/day) Kb(h) incidence angle modifier Kc cultural coefficient Kd incidence modifier for diffuse radiation
LI long wave incoming radiation (kWh/m2) LO long wave outgoing radiation (kWh/m2) NOCT nominal operating cell temperature ( C) P precipitation (mm) P(T,h) power output (W) Q water flow (l/s) RH relative humidity (%) Rn net radiation at crop surface (MJ/m2 day) T temperature ( C) Ta ambient temperature ( C) Tc cell temperature ( C) Tr reference temperature ( C) u2 wind speed at 2 m height (m/s) Wg water gross volume (mm/day]) WS wind speed (m/s) Wt watered height (mm) a power temperature coefficient (%/ C) c psychrometric constant (kPa/ C) D slope vapour pressure curve (kPa/ C) g0b optical efficiency for beam radiation (%) gs system efficiency (%) gp pump efficiency (%) gPV,T PV module thermal efficiency (%) gw electric wires efficiency (%) H angle of incidence ( ) q water density (kg/m3)
636 P.E. Campana et al./Applied Energy 112 (2013) 635–645
solar energy and related power output from the PV array, and siz- ing and dynamic modelling of the system. The assessment of water demanddependson a lot of factorssuch as the typeof crop,typeof soil, irrigated area, rainfall regime, average temperatures, wind speed and solar radiation. Here the FAO Penman-Monteith method was used to estimate the water demand for growing Alfalfa (Medi- cago Sativa) in a sandy soil with some assumptions regarding the soil characteristics [5]. Based on this model both the assessment of the monthly water demand that is the input data for the design procedure, and the hourly water demand used in the dynamic modelling can be obtained. The assessment of the solar energy available and power output from the solar array was made on the basis of data provided by a global climatic database and pro- cessed by the program WINSUN considering different tilt angles and system configurations [7,8]. The design process was carried out through the estimation of the water demand and hydraulic head for growing Alfalfa in order to estimate the power of the pumping system. The PV array power peak was then calculated on the basis of the daily required hydraulic energy, daily collect- able solar energy and system efficiency. The worst conditions in terms of available solar energy and required water demand were chosen for the design procedure. The dynamic modelling of the photovoltaic water pumping system was used to prove and opti- mize the sizing process, underlining the match between water de- mand and water supply. A describing flow chart of the designing process and dynamic simulations carried out in this paper and the related parameters affecting both processes are presented in Fig. 2. The dynamicsimulationswere donebasedonthe hourlydataof solarradiation, angleof incidenceand temperatureinorder to esti- mate the hourly power output from the PV array. The PV power output was then used to estimate the hourly water output of the pumping system according to the power input-instantaneous flow characteristiccurveofthechosenpumpsandpowercontrollereffi- ciency. The match between water supply and water demand was
analyzed using the results achieved by the hourly dynamic model- ling of water pumped and estimated water requirements on monthly basis. The economic analysis carried out in this work was mainly focused on the differences in initial capital costs be- tween system equipped with AC and DC pump, fixed PV array and sun tracking array. The economic investigation was based on the prices referring to the Chinese market and taken from an on- line business-to-business trading platform [15].
Fig. 1. Schematic diagram of a photovoltaic water pumping system.
WATER DEMAND • SOLAR RADIATION • TEMPERATURE • HUMIDITY • WIND SPEED • PRECIPITATION
DESIGNING
DYNAMIC MODELLING
MOTOR-PUMP • HYDRAULIC HEAD • FLOW RATE- POWER CURVE
PV ARRAY • SOLAR RADIATION • TEMPERATURE • ANGLE OF INCIDENCE • SUN TRACKING TECHNOLOGY • SYSTEM EFFICIENCY
Fig. 2. Designing and dynamic modelling procedure.
P.E. Campana et al./Applied Energy 112 (2013) 635–645 637
3 . วิธีการ
การศึกษานี้แบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ การประเมินความต้องการน้ำชลประทาน การประเมิน exploitable
ชื่ออักษรย่อ AC กระแสสลับไฟฟ้ากระแสตรง ICC ค่าใช้จ่ายเริ่มต้นการลงทุน mppt ติดตามจุด PV แสงอาทิตย์พลังงานสูงสุด pvwps แสงอาทิตย์สูบน้ำระบบ SCS
อนุรักษ์ดินบริการสัญลักษณ์ EA จริงความดันไอ ( KPA ) เอ๋ไฮดรอลิพลังงาน ( kWh / วัน ) และความดันไออิ่มตัว ( KPA ) et0 การคายระเหยอ้างอิง ( มม. / วัน ) ฯลฯ และในเงื่อนไขทางวัฒนธรรม ( มม. / วัน ) อดีตบกรังสีพิเศษ ( kWh / m2 g แรงโน้มถ่วงความเร่ง ( m / S2 g ความร้อนfl ux ความหนาแน่นดิน ( MJ / m2 วัน ) ซึ่งรังสี GH แนวนอน ( kW H / m2 ) H หัวไดนามิกทั้งหมด ( M ) IB ลำแสงรังสีID กระจายรังสี ( W H / m2 ) itot รังสีรวมบนอาร์เรย์ ( W itot H / m2 ) ,D รังสีรวมรายวัน ( กิโลวัตต์ชั่วโมง / ตารางเมตร / วัน ) และบางครั้ง ( H ) การถ่ายทอดมุม Modi เอ้อ KC วัฒนธรรม coef จึง cient KD อุบัติการณ์ Modi จึงเอ้อสำหรับกระจายรังสีคลื่นยาวที่เข้ามา
ลีรังสี ( kWh / m2 ) โลยาวคลื่นรังสีออก ( kWh / m2 ) noct ระบุปฏิบัติการอุณหภูมิของเซลล์ ( C ) p ปริมาณน้ำฝน ( มิลลิเมตร ) P ( T ,H ) พลังงาน ( W ) Q น้ำflโอ๊ย ( L / S ) ความชื้นสัมพัทธ์ ( RH ) Rn สุทธิรังสีที่พื้นผิวพืช ( MJ / m2 วัน ) อุณหภูมิ ( องศาเซลเซียส ) อุณหภูมิ Ta ( C ) อุณหภูมิเซลล์ TC ( C ) อุณหภูมิอ้างอิง TR ( C ) U2 ความเร็วลมที่ความสูง 2 เมตร ( m / s ) WG รวมปริมาณน้ำ ( มม. / วัน ) คือความเร็วลม ( m / s ) เติมน้ำสูง ( มม. ) อุณหภูมิพลังงาน coef จึง cient ( % / c ) C psychrometric คงที่ ( KPA / C ) Dเส้นโค้งความดันไอ ( KPA / c ) g0b แสง EF จึงประสิทธิภาพรังสีคาน ( % ) GS จึงประสิทธิภาพระบบ EF ( 1 ) ปั๊ม GP EF จึง gpv ประสิทธิภาพ ( % ) ,ไม่โมดูล PV ความร้อน EF จึงประสิทธิภาพ ( % ) GW ไฟฟ้าลวด EF จึงประสิทธิภาพ ( % ) มุมตกกระทบ ( H ) Q น้ำความหนาแน่น ( kg / m3 )
เธอพละ Campana et al . / ใช้พลังงาน 112 ( 2013 ) 635 – 645
พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานจากแสงอาทิตย์ เรย์ และ อ. - ไอเอ็นจีและแบบจำลองพลวัตของระบบ การประเมินคุณภาพน้ำ demanddependson หลายปัจจัยเป็นชนิดของพืช ดิน เขตชลประทานปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยระบอบ , อุณหภูมิ , ความเร็วลมและพลังงานแสงอาทิตย์ . มาเฝ้า Penman มอนทีทเป็นวิธีประเมินความต้องการใช้น้ำสำหรับการปลูกหญ้า ( เมดิ - cago sativa ) ในดินทรายกับสมมติฐานบางอย่างเกี่ยวกับลักษณะของดิน [ 5 ] ตามโมเดล ทั้งการประเมินรายเดือนน้ำที่มีความต้องการข้อมูลสำหรับกระบวนการออกแบบนี้และรายชั่วโมงความต้องการน้ำใช้ในการจำลองแบบไดนามิกที่สามารถรับ การประเมินของพลังงานแสงอาทิตย์ใช้ได้และผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ถูกสร้างบนพื้นฐานของข้อมูลที่มาจากฐานข้อมูลภูมิอากาศโลกและโปร - cessed โดยโปรแกรม WINSUN พิจารณามุมเอียงที่แตกต่างกันและระบบคอน จึง gurations [ 7 , 8 )กระบวนการออกแบบได้ดำเนินการผ่านการประเมินความต้องการน้ำและไฮดรอลิกหัวสำหรับการปลูกหญ้าเพื่อประเมินพลังของระบบสูบน้ำ . พีวีอาร์เรย์พลังถูกคำนวณบนพื้นฐานของทุกวันต้องไฮดรอลิพลังงานทุกวัน - สามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์และประสิทธิภาพจึง EF ระบบเลวร้ายเงื่อนไขในแง่ของพลังงานแสงอาทิตย์ใช้ได้ และต้องใช้น้ำได้รับเลือกสำหรับขั้นตอนการออกแบบ แบบจำลองพลวัตของระบบสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้พิสูจน์และ OPTI - ที่ตั้งและขนาดกระบวนการขีดเส้นใต้ตรงระหว่างน้ำ de - ชาย และการประปามีการอธิบายflโอ๊ยแผนภูมิของการออกแบบกระบวนการและการจำลองแบบไดนามิกออกมาในกระดาษนี้ และตัวแปรที่มีผลต่อกระบวนการทั้งสองจะแสดงในรูปที่ 2 การ dynamicsimulationswere donebasedonthe hourlydataof solarradiation angleof incidenceand , temperatureinorder ให้เจ้า - คู่อำนาจชั่วโมงผลผลิตจาก PV เรย์พลังแสงอาทิตย์ออกแล้วใช้ประมาณชั่วโมงน้ำของระบบสูบน้ำตามพลังงานที่ป้อนเข้าระบบflโอ๊ย characteristiccurveofthechosenpumpsandpowercontrolleref จึง - ประสิทธิภาพ . การแข่งขันระหว่างน้ำประปาและน้ำคือ
โดยใช้ผลสําเร็จโดยแบบไดนามิค - รายชั่วโมง ลิงน้ำสูบและคาดว่าความต้องการน้ำบนพื้นฐานรายเดือนการวิเคราะห์ทางเศรษฐกิจที่ออกมาในงานนี้ส่วนใหญ่เน้นความแตกต่างในค่าใช้จ่ายทุนเริ่มแรกเป็นระบบ AC และ DC นพร้อมกับปั๊มจึง xed อาร์เรย์ PV และระบบติดตามดวงอาทิตย์เรย การสืบสวนเศรษฐกิจบนพื้นฐานของราคาอ้างอิงกับตลาดจีน และถ่ายจากบน - บรรทัดธุรกิจแพลตฟอร์มการซื้อขาย [ 15 ] .
รูปที่ 1แผนภาพของระบบสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แผนผัง ความต้องการน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ -
- อุณหภูมิ - ความชื้น - รังสีความเร็วลม - ฝน
motor-pump แบบไดนามิกแบบไฮดรอลิก - หัว - - พลังโค้งอัตราการไหล - -
PV เรย์แสงอาทิตย์รังสีอุณหภูมิ - มุมตกกระทบ - ประสิทธิภาพ - เทคโนโลยีระบบติดตามดวงอาทิตย์
รูปที่ 2 การออกแบบและกระบวนการแบบไดนามิก .
PE . Campana et al . / ใช้พลังงาน 112 ( 2013 ) ( 637 635 645
การแปล กรุณารอสักครู่..