Introduzione: In un sistema di irrigazione a goccia ad energia solare, l'elettricità è generata da pannelli solari fotovoltaici (PV) e utilizzata per azionare pompe per l'estrazione, sollevamento, e distribuzione dell'acqua di irrigazione.

L'aumento della popolazione e la sua domanda di acqua ed energia hanno causato un grande stress sulle risorse idriche ed energetiche mondiali. Di conseguenza, è diventato indispensabile sostituire le fonti di energia convenzionali con energie rinnovabili e metodi convenzionali di irrigazione con irrigazione ad alta efficienza per garantire energia globale, cibo, e sicurezza ambientale.

Una guida ai vantaggi del sistema di irrigazione a goccia solare

Come nuovo tecnologia di irrigazione diventa sempre più comune, i produttori vorranno essere consapevoli di queste tendenze e aggiornare le proprie apparecchiature per stare al passo con la domanda dei clienti. Il tubo di irrigazione a goccia dovrebbe comunque essere prodotto in modo efficiente e dovrà funzionare con sistemi intelligenti.

Aumentare la produzione di diverse colture riducendo al minimo l'uso di acqua è la chiave per operazioni che vogliono essere economicamente vantaggiose e rispettose dell'ambiente. L'acqua è una risorsa fondamentale e la sua conservazione richiede che i sistemi di irrigazione ottimizzino il loro approccio. La progettazione intelligente del sistema di irrigazione dovrebbe prendere in considerazione non solo le piante da trattare e la quantità di acqua e fertilizzante di cui hanno bisogno. Ma anche il clima della zona, le esigenze meteorologiche attuali e previste, livelli delle acque sotterranee, l'attuale fase di crescita delle piante, e altro ancora.

UN sistema di irrigazione a goccia a energia solare è stato progettato e sviluppato in chiave tecnico-economica per agrumi, oliva, e uva. I risultati con risparmio idrico e riduzione dei fertilizzanti di oltre il 50% e il 40%, rispettivamente, rispetto all'irrigazione convenzionale. Ulteriore, il sistema si è rivelato conveniente nel corso degli anni e richiede costi operativi e di manutenzione minimi.

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Componenti del sistema di irrigazione a goccia ad energia solare

Un sistema di irrigazione a goccia ad energia solare può essere applicato in una vasta gamma di scale, da un orto individuale o comunitario a grandi impianti di irrigazione. Il componenti del sistema di irrigazione a goccia ad energia solare può essere indicato di seguito;

I sensori di umidità del suolo possono essere utilizzati per la raccolta in tempo reale del contenuto di umidità delle radici delle colture. E convertendolo in un segnale nell'intervallo 0 – 1 V; e il segnale si trasformerà in conoscenza del fabbisogno idrico della coltura. Il contenuto di umidità del suolo nella zona delle radici di diverse colture viene raccolto utilizzando il sensore di umidità del suolo. Il limite di soglia per la condizione dell'acqua per una particolare coltura è stato alimentato al sistema che a sua volta controlla il funzionamento del sistema di controllo. La potenza necessaria per il funzionamento del sistema di controllo è stata soddisfatta con l'utilizzo di un pannello solare e il display riceverà il segnale di controllo e visualizzerà i dati memorizzati utilizzando il sensore da campo.

L'essenziale componenti del sistema di irrigazione a goccia ad energia solare sono;

• Un generatore solare, cioè un pannello fotovoltaico o una matrice di pannelli per generare elettricità,
• Una disposizione di montaggio per i pannelli fotovoltaici, fisso o dotato di un sistema di inseguimento solare per massimizzare la resa energetica solare,
• Un controller della pompa,
• Una pompa per acqua di superficie o sommergibile (generalmente integrata in un'unità con un
• motore elettrico), e
• Un sistema di distribuzione e serbatoio di accumulo per l'acqua di irrigazione.

Modello di irrigazione a goccia ad energia solare

Drip è il metodo di irrigazione solare dell'agricoltura in cui l'acqua viene applicata direttamente alla zona delle radici delle piante utilizzando applicatori che sono orifizi, erogatori, e tubo forato, ecc. funzionava a bassa pressione con gli applicatori posizionati sopra o sotto la superficie del terreno. Mentre l'irrigazione solare a goccia per l'agricoltura può essere il metodo di irrigazione più costoso, è anche il processo più avanzato ed efficiente per quanto riguarda l'uso effettivo dell'acqua.

Questo metodo di gocciolamento solare agricolo del sistema di irrigazione contiene tubi forati che si trovano presso i filari delle colture o interrati lungo le linee delle radici ed emette acqua direttamente sulle colture che ne hanno bisogno. Di conseguenza, l'evaporazione si riduce drasticamente e si conserva il 25% dell'acqua di irrigazione rispetto ai sistemi di irrigazione a piena. Agricoltura L'irrigazione solare a goccia consente al coltivatore di personalizzare un programma di irrigazione più vantaggioso per ogni coltura. Con la data crisi energetica, l'energia in India con 4-6 ore di energia è ottenibile per l'agricoltura. Il solare è energia gratuita con un investimento iniziale. L'energia solare sarà uno dei metodi più semplici per gli agricoltori per produrre energia. Questo modello rappresenta il funzionamento dell'irrigazione utilizzando l'energia solare. Questo utilizza l'energia fotovoltaica rispetto alla normale potenza della rete.

Vantaggi dell'utilizzo dell'irrigazione a goccia a energia solare

• Il sistema di irrigazione a goccia solare è completamente automatico ed è un controller di irrigazione intelligente, l'irrigazione è controllata dalle condizioni meteorologiche prevalenti piuttosto che da un programma.
• È inoltre possibile regolare l'utilizzo dell'acqua regolando il gocciolatore di controllo.
• L'irrigazione inizia al tramonto quando ci sono meno perdite per evaporazione e può essere utilizzata sia per alimentazione a caduta che per irrigazione in pressione.
• Il consumo di acqua è direttamente proporzionale alla velocità di evaporazione netta.
• Se c'è un'ondata di caldo inaspettata, quindi l'irrigazione risponderà in modo appropriato.
• Quando piove, l'acqua entra nell'evaporatore e ritarda l'avvio del prossimo impianto di irrigazione.
• Utilizza molta meno acqua senza influire sulla resa del raccolto.
• Questo sistema è semplice e poco tecnologico e quindi ci sono meno cose che possono andare storte.

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Principi del sistema di irrigazione a goccia ad energia solare

Il principio di funzionamento di questo sistema è semplice. Un generatore solare potrebbe fornire elettricità per una motopompa elettrica, che fornisce acqua direttamente nell'irrigazione o in un serbatoio sopraelevato. Il modulo di controllo con sensore dati a disposizione dell'impianto di irrigazione sulla differenza di soglia limite di umidità del suolo delle colture irrigate, e l'umidità del suolo in tempo reale. Quando il contenuto di umidità del suolo della particolare coltura è inferiore al limite consentito, i sensori invieranno un messaggio al sistema di controllo e al sistema di irrigazione per avviare il processo di irrigazione fino a quando il contenuto di umidità del suolo raggiunge il limite desiderato.

I criteri di progettazione fondamentali per il sistema includono la manutenzione minima, massima affidabilità ed efficienza delle risorse. Una caratteristica specifica di questo sistema è il fatto che generalmente non è richiesta una batteria tampone. Questo è un vantaggio poiché le batterie richiedono molta manutenzione, costoso e necessita di sostituzione periodica.

Energia solare

È l'alterazione dell'energia dalla luce solare in elettricità, direttamente utilizzando il fotovoltaico (PV), o indirettamente dall'intensa energia solare. L'energia solare è una fonte abbondante di energia nel mondo. Il fotovoltaico è un approccio efficiente all'utilizzo dell'energia solare. Irrigazione a energia solare può essere un'alternativa appropriata per gli agricoltori nell'attuale stato di disastro energetico del sistema automatico che utilizza l'energia solare. L'obiettivo principale di questo sistema è quello di far progredire un sistema di irrigazione nel campo dell'agricoltura utilizzando l'energia solare.

Sistema di irrigazione a goccia solare funzionante

Le pompe utilizzate per il trasporto dell'acqua sono dotate di celle solari. L'energia solare assorbita dalle celle viene poi convertita in energia elettrica. La maggior parte dei sistemi di pompaggio tradizionali funzionano principalmente con un motore diesel o con la rete elettrica locale. Però, due modalità di funzionamento presentano svantaggi rispetto alle pompe solari.

In molte zone rurali, soprattutto nei paesi in via di sviluppo ed emergenti, l'accesso alla rete elettrica non è sempre garantito. In questo caso, gli agricoltori non possono fare affidamento sui metodi di irrigazione tradizionali. L'utilizzo di energia indipendente e alternativa può essere una soluzione per l'agricoltore per garantire una fonte di alimentazione sicura e per la rete pubblica per evitare la saturazione.

Le pompe diesel sono più efficienti delle pompe alimentate a corrente alternata in quanto consentono una maggiore flessibilità. Però, uno dei principali vincoli è che questo sistema si basa sulla disponibilità di carburante, aggiunto ad un maggiore impatto sull'ambiente. Le pompe diesel sono più economiche delle pompe solari, ma i costi di esercizio sono elevati e dipendono fortemente dal prezzo del diesel. In sistemi ad energia solare , funziona al contrario, questo è, anche se questo sistema è costoso, la fonte di energia è gratuita. Così, dopo il periodo di ammortamento, non ci sono più costi di esercizio (si devono considerare solo i costi di manutenzione). Quindi, le pompe solari si rivelano un investimento fattibile a lungo termine.

In caso se manchi Colture adatte all'irrigazione a goccia .

Procedura di lavoro per i componenti del sistema di irrigazione a goccia ad energia solare

Sistema di irrigazione a goccia ad energia solare fornito dai seguenti componenti;

Controllore della pompa – Esistono principalmente due tipi di controller della pompa. Sono inverter e un convertitore di frequenza (VFD). Se si utilizza una pompa solare AC, un inverter diventa essenziale per cambiare la corrente continua dai pannelli solari in corrente alternata. La gamma di potenza supportata di un tipico inverter si estende da 0,15kW a 55kW, con l'inverter di potenza superiore utilizzato per i sistemi di irrigazione più grandi.

Il pannello solare e l'inverter devono essere dimensionati di conseguenza per adattarsi alla caratteristica di spunto di un motore CA. Poiché la pompa CA richiede un'elevata potenza all'inizio, l'inverter dovrebbe essere in grado di gestire questo carico di avviamento extra. A volte viene utilizzato un controller VFD per garantire che il motore della pompa ottenga la tensione e la corrente corrette.

Molte pompe solari CC richiedono un controller speciale se devono essere alimentate direttamente dai moduli fotovoltaici (senza batterie). Il controller o il booster di corrente lineare (inseguitore del punto di massima potenza) consente alla pompa di avviarsi e funzionare in condizioni di scarsa illuminazione durante una giornata nuvolosa, o la mattina presto e la sera. Con una fonte di alimentazione a batteria, il controller potrebbe non essere affatto necessario per una pompa CC.

Pannello solare – Il pannello solare serve a generare energia per far funzionare la pompa dell'acqua e il pannello ha una garanzia limitata di 25 anni. Si consiglia un controllo manuale trimestrale del modulo solare per eliminare polvere e altre sostanze simili per garantire la massima potenza dal modulo.

Le pompe sono dotate di motori che ottengono energia da pannelli solari fotovoltaici e la potenza nominale di un modulo solare è espressa in wattaggio di picco (Wp). La potenza dei pannelli solari dipende dal fabbisogno e dai motori utilizzati. In India, i pannelli solari fotovoltaici con una capacità compresa tra 200 W e 5 kWp sono raccomandati dal governo.

Pompa dell'acqua – Si tratta di una pompa particolarmente progettata per funzionare anche con intensità luminosa molto basse. In un giorno normale, la pompa può erogare da 6500 a 7000 litri di acqua al giorno per un periodo di otto ore.

Inseguitore del punto di massima potenza (MPPT) – L'unità MPPT regola la variazione della tensione sull'array solare per massimizzare la generazione di energia. MPPT è un algoritmo incluso nei regolatori di carica utilizzati per estrarre la massima potenza ottenibile dal modulo fotovoltaico in determinate condizioni. La tensione alla quale il modulo fotovoltaico (FV) può generare la massima potenza è chiamata punto di massima potenza (o tensione di potenza di picco).

Filtri – Un filtro a disco è installato tra la pompa e i tubi di irrigazione per rimuovere i solidi nell'acqua per evitare l'intasamento dei gocciolatori. Il filtro è facile da pulire e non necessita di cartucce di ricambio.

Serbatoio fertirrigazione – Serbatoio fertilizzante costituito da un serbatoio in acciaio da cinque litri per erogare fertilizzanti o prodotti chimici attraverso il gocciolamento alle colture.

Sistema di gocciolamento – Ogni particolare sistema è stato dotato di 4000 punti di gocciolamento e i gocciolatori sono posizionati a intervalli di 30 cm. L'ala gocciolante era costituita da un dispositivo autopulente per evitare l'intasamento dei gocciolatori.

Oltre ai componenti di cui sopra, ogni sistema è dotato di strutture di montaggio per pannelli solari, e pompa dell'acqua, recinzioni della pompa dell'acqua, linea di aspirazione lunga 12 m, Valvola di fondo in plastica da 1,25", strutture di sostegno in acciaio per vasca fertirrigazione e basamento in cemento per strutture a palo di pannelli solari, pompa dell'acqua solare, serbatoio fertirrigazione, e filtro

Il successo della tecnologia di irrigazione a goccia a energia solare

Per aumentare l'area ritagliata, poi la tecnologia di irrigazione a goccia a energia solare. L'analisi dei dati meteorologici mensili e delle ore medie di sole splendente (BSH) durante la stagione di Rabi va dalle 7 alle 9 ore al giorno, che è sufficiente per sfruttare l'energia solare per l'uso in agricoltura.

Sotto questo sistema, sono stati installati pannelli solari vicino al laghetto ed è stata utilizzata una nano pompa (0,1 hp) per sollevare l'acqua dal laghetto della fattoria a un serbatoio (1, capacità di 000 litri) posto a 2,5 m di altezza su una piattaforma. Durante il giorno, l'acqua viene applicata alle colture orticole di alto valore attraverso l'irrigazione a goccia per gravità. La velocità di scarico del sistema di gocciolamento era di 2,4 litri all'ora. Il campo era principalmente suddiviso in diversi appezzamenti; ogni appezzamento era controllato da una valvola, che ha facilitato la diversificazione delle colture.

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