一種經(jīng)濟(jì)的太陽能灌溉技術(shù)
在世界上的一些貧困地區(qū)，僅有的賺錢方法之一就是，在干旱的季節(jié)里在一小塊土地上種植一些蔬菜，然后在當(dāng)?shù)厥袌錾铣鍪邸榱酥С诌@種小規(guī)模的農(nóng)業(yè)活動，從而解決全球的貧困問題，一些非政府組織和工程師正在開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)的太陽能灌溉技術(shù)，以擴(kuò)大耕種的范圍，減少相應(yīng)的勞動負(fù)擔(dān)，并提供一種可以替代石油燃料泵的泵。
對于埃塞俄比亞中部地區(qū)的農(nóng)民而言，種植作物的主要的困難之一就是灌溉水源的獲取。在國際性的非政府組織IDE(www.ideorg.org)來到這里之前，他們所采取的灌溉方法基本上就是一口井、一條繩子和一個水桶(http://goo.gl/NbI1u)。IDE致力于幫助貧困地區(qū)開發(fā)和推廣適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)。
為了解決上述問題，IDE多年來一直在推廣手動系統(tǒng)，例如腳踏式抽水泵(http://goo.gl/5fSEL)或手動繩索和洗滌泵((http://goo.gl/dqobM)。后者是一種深井泵，售價大概100英鎊，使用這種泵，農(nóng)民可以為800平米的耕地生產(chǎn)出足夠的水，每年可以增加500英鎊的收入。
然而，泵送這么多水所需的體力是巨大的。灌溉上述耕地所需的水量預(yù)計大約在5升/天∙平方米，相當(dāng)于4000升的水。為了更精確的了解所需的人力，泵的轉(zhuǎn)軸上安裝了一個計速器，用來記錄兩周時間里的運(yùn)動量。這段時間里，平均的泵送時間為3.5小時/天，其中不包括水灑到作物上的時間。這項(xiàng)工作讓人精疲力盡，而且其中大部分是小孩子完成的。
為了應(yīng)對下述挑戰(zhàn)：
1. 提供足夠的灌溉用水，
2. 合理的成本，
3. 從各種不同的深度抽水
4. 避免大量的人力
IDE開始研究用太陽能來驅(qū)動的自動化泵送系統(tǒng)。這么做的原因非常明顯：在需水量最大的這段時間，太陽能非常充足;太陽能是可再生能源，因此對于成本高昂的石油泵是一種很有吸引力的替代能源。
太陽能PV泵是一種非常成熟的技術(shù)，在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用。其中應(yīng)用最普遍的系統(tǒng)是非政府組織安裝的用于社區(qū)飲用水輸送的潛水螺桿泵。
但是，這種系統(tǒng)的成本高達(dá)幾千英鎊，對于單個家庭用戶甚或幾戶共用一套系統(tǒng)的農(nóng)民來說，都過于昂貴了。對于可以貸款的客戶，設(shè)定的條件通常是1-2年還清。也就是說，比目前的成本低得多的太陽能泵還是有市場的。
在這一階段，值得定義一下一臺合適的灌溉泵的基礎(chǔ)參數(shù)：
• 可承受的價格: 200-400英鎊
• 合適的水流速度：15-20升/分鐘
• 泵送揚(yáng)程：0-15米
• 安裝和操作簡單
• 可以手動設(shè)置備用參數(shù)
• 應(yīng)用靈活多樣——鉆孔、開口井或地表的水流(PV泵還可以為手機(jī)或輕型電池充電)
• 強(qiáng)勁、耐用，水中可以含有淤泥或沙子
• 易于維修
Sunflower泵(www.sunflowerpump.org)是目前正在開發(fā)的一種低成本、高流量、簡單耐用的太陽能泵。這種泵是一種太陽能熱泵系統(tǒng)，采用一個兩米直徑的拋物線盤產(chǎn)生的蒸汽來驅(qū)動單缸蒸汽發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)與往復(fù)式活塞容積泵直接相連(工作原理請見：http://goo.gl/6I39C)。
2010年在埃塞俄比亞進(jìn)行的現(xiàn)場測試中，Sunflower泵從7.5米深的井中以6000升/天的平均速率將水泵送出來。
盡管這僅相當(dāng)于大約0.5%的總體效率，結(jié)果還是足夠鼓舞人心的。自那時起，可能擁有兩倍效率的改進(jìn)版的泵已經(jīng)誕生了，并將于2013年進(jìn)行現(xiàn)場測試。Sunflower泵的目標(biāo)成本是200英鎊。這也是農(nóng)民的采購價格，因此供應(yīng)鏈上產(chǎn)生的利潤很小。
與此同時，PV泵的研究和測試也在繼續(xù)。瑞士波爾的應(yīng)用科學(xué)大學(xué)(University of Applied Science)的一個合作組織正在開發(fā)一種新型太陽能驅(qū)動器，該驅(qū)動器將被考慮用于PV泵系統(tǒng)之中。該機(jī)組包括一臺無刷直流電機(jī)，電機(jī)與一個控制盒相連;其工作機(jī)制是優(yōu)化太陽能板的電力信號，使泵可以在光線較弱的狀態(tài)下運(yùn)行。
這種太陽能驅(qū)動器——有兩種型號可選：80 W和120 W——目前是通過一個通信包直接與旋轉(zhuǎn)式葉片泵(見上圖)、改進(jìn)后的Sunflower泵以及踩踏泵相連的。
在我們?yōu)槟繕?biāo)市場研發(fā)最好的泵的過程中，我們歡迎任何有用的幫助或建議。這個市場規(guī)模是非�？捎^的，因?yàn)樵谟《扔?00萬的小型的柴油泵(Practica Foundation預(yù)測)。我們還專門尋找其他旋轉(zhuǎn)式的泵類產(chǎn)品，以便與瑞士的太陽能驅(qū)動器連接，或者直接與小型的太陽能板(55-120 W)相連。
