Hướng dẫn tự lắp đặt hệ thống bơm năng lượng mặt trời

Tự lắp đặt hệ thống bơm năng lượng mặt trời có thể là một cách bổ ích để khai thác năng lượng tái tạo cho nhiều ứng dụng khác nhau như tưới cây tự động, tưới nước tắm cho trang trại gia súc hoặc thậm chí là sử dụng trong gia đình. Mặc dù cần phải lập kế hoạch và thực hiện cẩn thận, nhưng đây là một dự án tự làm khả thi. Hãy cùng Nhà Bè Agri tham khảo Hướng dẫn tự lắp đặt hệ thống bơm năng lượng mặt trời, và làm theo từng bươc dưới đây.

1. Lên kế hoạch và tính toán công suất bơm

Đây là bước quan trọng nhất và sẽ quyết định sự thành công và hiệu quả của máy bơm năng lượng mặt trời của bạn. Trong bước này chúng ta cần tính toán tới nhu cầu công suất lưu lượng, cột áp nước, nhu cầu thời gian tưới mỗi ngày là bao nhiêu tiếng…

Xác định nhu cầu lưu lượng tưới

• Xác định nhu cầu nước tưới: Bạn cần bao nhiêu nước mỗi ngày (bao nhiêu mm/ngày hoặc bao nhiêu lít/lần tưới)? Chúng ta cần tìm hiểu nhu cầu nước tưới từng loại cây trồng, rồi tính ra tổng nhu cầu nước hàng ngày…
• Lưu lượng đỉnh: được tính là lưu lượng lớn nhất vào thời điểm cây cần nhiều nước nhất. Lưu lượng đỉnh có thể chỉ xảy ra ở những khoảng thời gian ngắn, nhưng lại rất quan trọng.
• Xác định nguồn nước của bạn:

• Loại: Đó là giếng (giếng khoan), ao, sông hay bể chứa?
• Mực nước tĩnh: Đối với giếng, đây là khoảng cách từ mặt đất đến mực nước khi không bơm.
• Độ hạ mực nước: Mực nước giảm bao nhiêu khi máy bơm đang hoạt động.

Xác định cột áp của bơm

Tổng cột áp động: Đây là tổng độ cao mà nước cần được đẩy lên, bao gồm:

• Mực nước tĩnh: Độ chênh cao giữa vị trí đặt bơm với đầu hút của bơm.
• Độ nâng thẳng đứng bổ sung: Độ chênh cao giữa bơm tới điểm cao nhất của vườn tưới.
• Tổn thất ma sát trong đường ống: Là phần tổn hao áp suất do ma sát của nước tác động lên thành ống.
• Áp sất (cột áp) yêu cầu của thiết bị tưới.

Các bạn có thể tham khảo công thức tính toán tổn hao áp suất trong đường ống.

Tính toán công suất bơm:

Tính công suất máy bơm: Dựa trên lưu lượng yêu cầu và tổng cột áp tính được phía trên, bạn sẽ cần xác định công suất và điện áp của máy bơm.

Bà con có thể tham khảo thêm “Công thức tính công suất bơm cho hệ thống tưới“

Xác định tổng kích thước tấm pin mặt trời: Khi bạn đã biết yêu cầu về công suất của máy bơm, bạn có thể xác định kích thước của mảng tấm pin mặt trời. Nguyên tắc chung là tăng công suất tấm pin mặt trời lên khoảng 30% để tính đến tình trạng kém hiệu quả và điều kiện ánh sáng mặt trời không lý tưởng. Hãy cân nhắc đến giờ nắng cao nhất tại vị trí của bạn.

Để tăng hiệu quả sử dụng tấm pin, bà con có thể sử dụng “Béc tưới rửa tấm pin năng lượng mặt trời“

Lưu trữ pin (Tùy chọn): Nếu bạn cần cung cấp nước liên tục trong những ngày nhiều mây hoặc vào ban đêm, bạn sẽ cần một bộ pin và bộ điều khiển sạc. Định cỡ bộ pin để lưu trữ đủ năng lượng cho nhu cầu không có ánh sáng mặt trời của bạn.

2. Các thành phần thiết yếu của hệ thống bơm năng lượng mặt trời

Tấm pin năng lượng mặt trời: Chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện một chiều. Chọn tấm pin đơn tinh thể hoặc đa tinh thể dựa trên hiệu quả và ngân sách.

Máy bơm nước: Có thể là bơm chìm, hoặc bơm nổi. 

Bộ chuyển đổi Invertor: Rất quan trọng để điều chỉnh công suất từ ​​tấm pin mặt trời đến máy bơm, tối ưu hóa mức sử dụng năng lượng và bảo vệ máy bơm khỏi các biến động điện áp (quá áp, thiếu áp, chạy khô). Hầu hết các máy bơm năng lượng mặt trời hiện đại đều có bộ điều khiển tích hợp.

Bộ khung lắp đặt: Để giữ chặt các tấm pin mặt trời ở góc nghiêng và hướng tối ưu để tiếp xúc tối đa với ánh sáng mặt trời.

Ống và van: Để hút (từ nguồn nước đến máy bơm) và phân phối (từ máy bơm đến bể chứa/điểm đến).

Dây điện và jack nối: Dây dẫn đo phù hợp cho tấm pin mặt trời với bộ điều khiển và bộ điều khiển với máy bơm. Đầu nối MC4 thường được sử dụng cho các kết nối tấm pin mặt trời.

Bể chứa nước (Tùy chọn nhưng được khuyến nghị): Để lưu trữ nước bơm để sử dụng sau này, đặc biệt là để đệm chống lại sự thay đổi về khả năng cung cấp năng lượng mặt trời. 

Kính mời bà con tham khảo thêm về “Bạt lót hồ“

Thiết bị an toàn: Bộ cách ly DC, cầu dao và thiết bị nối đất.

Cảm biến (Tùy chọn nhưng được khuyến nghị): Cảm biến mực nước giếng để tránh chạy khô và cảm biến mực nước bể để dừng bơm khi bể đầy.

3. Hướng dẫn tự lắp đặt hệ thống bơm năng lượng mặt trời

Khảo sát và chuẩn bị mặt bằng lắp đặt bơm năng lượng mặt trời:

• Chọn vị trí lắp tấm pin mặt trời của bạn nhận được nhiều ánh sáng mặt trời nhất, không bị cản trở trong suốt cả ngày.
• Đảm bảo mặt đất hoặc mái nhà đủ chắc chắn để hỗ trợ kết cấu lắp và các tấm pin.
• Chuẩn bị mặt đất cho kết cấu lắp, bao gồm đào lỗ cho các trụ nếu lắp trên mặt đất.

Lắp đặt kết cấu giàn đỡ tấm pin:

• Lắp ráp và lắp đặt kết cấu lắp theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Đảm bảo kết cấu lắp bằng phẳng, chắc chắn và định hướng chính xác để hướng về phía mặt trời ở góc nghiêng tối ưu cho vĩ độ của bạn.

Lắp đặt tấm pin mặt trời:

• Lắp đặt tấm pin mặt trời một cách an toàn vào kết cấu.
• Kết nối các tấm pin theo chuỗi hoặc song song theo yêu cầu về điện áp và công suất của hệ thống. Luôn đảm bảo bộ cách ly DC ở vị trí TẮT trước khi đấu dây.

Lắp đặt bộ bơm:

• Bơm đặt nổi: Lắp đặt gần nguồn nước.
• Bơm chìm: Hạ bơm xuống giếng khoan hoặc nguồn nước. Đảm bảo cáp chìm được gắn chặt vào đường ống chính. Sử dụng dây polyprop hoặc dây buộc cáp để cố định cáp vào đường ống sau mỗi vài mét.

Kết nối đường ống:

• Kết nối đường ống hút từ nguồn nước đến máy bơm.
• Kết nối đường ống phân phối từ máy bơm đến bể chứa nước hoặc điểm đến của bạn. Đảm bảo tất cả các kết nối đều an toàn và không bị rò rỉ.

Đấu dây hệ thống:

• Chạy cáp điện từ tấm pin mặt trời đến bộ điều khiển.
• Chạy cáp từ bộ điều khiển đến máy bơm.
• Kết nối bất kỳ cảm biến nào (ví dụ: cảm biến chạy khô, cảm biến mức bồn chứa) với bộ điều khiển theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Lắp đặt bộ cách ly DC và cầu dao để đảm bảo an toàn.
• Đấu nối đất đúng cách cho tấm pin mặt trời và các thành phần của hệ thống.

Quan trọng: Luôn tham khảo sơ đồ đấu dây của nhà sản xuất cho máy bơm và bộ điều khiển cụ thể của bạn. Nếu bạn không chắc chắn về công việc điện, hãy tham khảo ý kiến ​​của thợ điện có trình độ.

Lắp đặt bộ điều khiển (và bộ biến tần nếu có):

• Lắp bộ điều khiển ở nơi mát mẻ, khô ráo và râm mát, tránh ánh nắng trực tiếp.
• Kết nối đầu vào tấm pin mặt trời, đầu ra máy bơm và bất kỳ dây cảm biến nào với bộ điều khiển.
• Nếu sử dụng máy bơm AC, bạn cũng sẽ có một bộ biến tần để chuyển đổi DC từ tấm pin sang AC cho máy bơm. Lắp bộ biến tần gần bảng điều khiển chính và ở nơi mát mẻ, râm mát.

Kiểm tra và đưa vào vận hành:

• Trước khi bật nguồn, hãy kiểm tra kỹ lưỡng tất cả các kết nối để đảm bảo độ chặt và hệ thống dây điện chính xác.
• Mở van trên hệ thống đường ống.
• Bật bộ cách ly DC rồi bật hệ thống.
• Theo dõi hoạt động của máy bơm và lưu lượng nước.
• Điều chỉnh bất kỳ cài đặt nào trên bộ điều khiển khi cần để tối ưu hóa hiệu suất.
• Đổ đầy bình chứa nước và kiểm tra bất kỳ công tắc phao nào.

4. Xử lý sự cố thường gặp

Không có điện hoặc điện yếu:

• Không đủ ánh sáng mặt trời: Vệ sinh tấm pin mặt trời, kiểm tra bóng râm, điều chỉnh góc tấm pin.
• Kết nối lỏng lẻo/hỏng: Kiểm tra tất cả các dây điện để biết kết nối an toàn, bị ăn mòn hoặc hư hỏng.
• Tấm pin bị lỗi: Kiểm tra điện áp tấm pin bằng đồng hồ vạn năng.

Máy bơm không khởi động/hoạt động:

• Mực nước thấp (Chạy khô): Kiểm tra nguồn nước; đảm bảo cảm biến chạy khô được lắp đặt và hoạt động chính xác.
• Tắc nghẽn: Kiểm tra đầu vào máy bơm, bộ lọc và đường ống xem có mảnh vụn nào không.
• Sự cố bộ điều khiển: Kiểm tra mã lỗi trên bộ điều khiển, đặt lại hoặc tham khảo hướng dẫn sử dụng.
• Sự cố động cơ: Nếu nhận được điện nhưng không chạy, động cơ máy bơm có thể cần sửa chữa hoặc thay thế.

Lưu lượng nước thấp hoặc không ổn định:

• Tắc nghẽn một phần: Làm sạch đầu vào, bộ lọc và đường ống của máy bơm.
• Các bộ phận bị mòn: Cánh quạt hoặc phớt có thể bị mòn và cần thay thế.
• Khí xâm nhập đường ống: Xả khí ra khỏi hệ thống. Khuyến cáo nên dùng Van xả khí trên đường ống
• Không đủ điện áp: Đảm bảo các tấm pin mặt trời tạo ra đủ điện, rửa tấm pin thường xuyên.

Rò rỉ:

Kiểm tra tất cả các kết nối đường ống, van và phớt máy bơm để tìm rò rỉ. Siết chặt hoặc sửa chữa nếu cần.

5. Bảo trì hệ thống bơm bơm năng lượng mặt trời

• Kiểm tra thường xuyên: Kiểm tra định kỳ tất cả các bộ phận của hệ thống để xem có hư hỏng, kết nối lỏng lẻo hoặc mòn không.
• Làm sạch tấm pin mặt trời: Thường xuyên vệ sinh bụi, đất và phân chim khỏi tấm pin mặt trời để tối đa hóa hiệu quả.
• Bảo dưỡng pin (nếu có): Thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất về chu kỳ sạc và xả pin.
• Bảo dưỡng máy bơm nước: Kiểm tra thường xuyên máy bơm để phát hiện bất kỳ sự cố nào và vệ sinh đầu vào và cánh quạt khi cần.
• Theo dõi hiệu suất: Theo dõi lượng nước đầu ra và hiệu quả của hệ thống.
• Những cân nhắc quan trọng khi tự làm:
• An toàn là trên hết: Luôn ưu tiên an toàn. Làm việc cẩn thận xung quanh điện và nước. Đeo đồ bảo hộ an toàn phù hợp (găng tay, kính bảo vệ mắt).
• Hướng dẫn của nhà sản xuất: Luôn tham khảo hướng dẫn lắp đặt và vận hành cụ thể cho tấm pin mặt trời, máy bơm và bộ điều khiển bạn đã chọn.
• Quy định của địa phương: Kiểm tra các quy định và quy định xây dựng tại địa phương liên quan đến lắp đặt năng lượng mặt trời. Một số khu vực có thể yêu cầu giấy phép hoặc kiểm tra chuyên nghiệp.
• Hỗ trợ của chuyên gia: Nếu bạn không tự tin vào bất kỳ phần nào của quá trình lắp đặt, đặc biệt là hệ thống dây điện, tốt nhất bạn nên tham khảo ý kiến ​​hoặc thuê một chuyên gia có trình độ.

Bằng cách làm theo các bước này và cẩn thận trong quá trình lập kế hoạch và thực hiện, bạn có thể tự lắp đặt thành công hệ thống máy bơm năng lượng mặt trời DIY của mình.