DE4104033C2 - Solarbetriebene Pumpanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine solarbetriebene Pumpanlage zur Was­ serversorgung, insbesondere von Kleingärten, zum Auffüllen von Regentonnen und zur Aufrechterhaltung des Wasserstandes von Gartenteichen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits bekannt, daß bei solarbetriebenen Pumpanlagen die elektrische Energie von den Photovoltaik-Elementen entweder direkt zum Betrieb der Pumpe verwendet wird, oder der von den Photovoltaik-Elementen kommende Strom in Akkumulatoren zwischen­ gespeichert und bei Bedarf der Pumpe zugeführt wird. In beiden genannten Anwendungsarten wird der von den Photovoltaik-Elementen erzeugte Strom mit nur mäßigem Wirkgrad zur Wasserförderung genutzt, was zur Überdimensionierung der Photovoltaik-Elemente zwingt und die Anschaffung solcher Pumpanlagen erheblich ver­ teuert.

Eine erhebliche Verbesserung des Wirkgrades von solarbetriebenen Pumpsystemen wird in der dem Oberbegriff des Anspruches 1 zugrunde liegenden Offenlegungsschrift DE 33 24 404 A1 vorgeschlagen, wo die von den Photovoltaik-Elementen erzeugte Energie in Kondensatoren gespeichert und als Konstantstromimpuls über die Magnetspule und einen zweiten Kondensator abgegeben wird. Unbefriedigend sind dabei die immer noch relativ hohen Verluste der elektronischen Steuerschaltung, die durch den erforderlichen Zündstrom für Thyristoren sowie dessen Aufberei­ tung über Transformatoren verursacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solarbetriebene Pumpanlage der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß mit geringem Aufwand die Pumpfrequenz sowie der Wirkgrad erhöht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird der von den Photovoltaik-Elementen gelieferte Strom abwechselnd in zwei als Kurzzeitspeicher dienenden Kondensatoren gespeichert. Ist der erste Kondensator auf einen vorgegebenen Spannungswert aufgeladen, so wird eine vorgegebene Menge seiner Energie auf die Spule der Magnetpumpe geleitet und dadurch ein Pumphub bewirkt. Zugleich wird der Ladestrom vom ersten Kondensator getrennt und auf den zweiten Kondensator gelegt. Ist dann der zweite Kondensator auf seinen vorgegebenen Spannungswert aufge­ laden, so wird wiederum eine vorgegebene Menge dessen Energie auf die Spule der Magnetpumpe geleitet und bewirkt einen weiteren Pumphub. Gleichzeitig wird der Ladestrom vom zweiten Kondensator getrennt und wieder auf den ersten Kondensator gelegt. Der Vor­ gang beginnt von neuem.

Die Pump- bzw. Hubfrequenz hängt vom Angebot an Solarstrom ab. Durch die Schaltungsauslegung wird auch erreicht, daß der Spule der Magnetpumpe immer die gleiche Menge an elektrischer Energie zugeführt wird, und sich dadurch gleichmäßig starke Pumphübe ergeben. Die Förderleistung der Pumpanlage kann durch Änderung der Kapazität der Kondensatoren, durch Regeln der elektrischen Energieabgabe der Kondensatoren, sowie durch die Leistungsfähig­ keit der Photovoltaik-Elemente variiert werden.

Durch Einstellung der Energieabgabe der Kondensatoren kann das Pumpsystem auch optimal an die Förderhöhe angepaßt werden. Die Magnet-Tauchpumpe kann auch mit einem Druckbehälter versehen werden, der verhindert, daß bei jedem Pumphub die gesamte Wassersäule der Förderleitung ruckartig beschleunigt werden muß. Dadurch muß die ruckartig ausgestoßene Wassermenge eines Pump-Hubes nur den Druckbehälter weiter auffüllen, wodurch die darin enthaltene Luft weiter komprimiert wird. Die komprimierte Luft drückt dann das Wasser zügig auch durch lange Leitungen.

Magnetpumpen, die mit Wechselstrom oder getaktetem Gleichstrom arbeiten, sind Stand der Technik.

Photovoltaik-Elemente, wie sie hier verwendet werden können, sind handelsüblich.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere auch darin, daß mit geringerem technischen und finanziellen Aufwand eine solarbetriebene Pumpanlage entstehen kann, die auch in der Lage ist, bei völlig bedecktem Himmel noch Wasser zu fördern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt.

Dabei zeigt Fig. 1 eine elektronische Schaltung mit einer Solarzelle 1 und einer Magnetpumpe 2.

Fig. 2 zeigt eine Magnetpumpe 2 mit Druckbehälter 3, Kolben 4, Spule 5, Einlaß 6 und Auslaß 7.

Claims (2)

1. Solarbetriebene Pumpanlage zur Wasserversorgung, ins­ besondere von Kleingärten, zum Auffüllen von Regentonnen und zur Aufrechterhaltung des Wasserstandes von Garten­ teichen, mit Photovoltaik-Elementen, zwei als Kurzzeit­ speicher dienenden Kondensatoren, einer Steuerelektronik und einer Magnet-Tauchpumpe mit einer Spule, wobei der von den Photovoltaik-Elementen kommende Strom durch die Konden­ satoren und die Steuerelektronik so aufbereitet wird, daß selbst bei sehr geringem Stromangebot noch kräftige elek­ trische Impulse zum direkten Betrieb der Magnet-Tauchpumpe erzeugt werden können, wobei nach Aufladung eines Kondensa­ tors durch die Photovoltaik-Elemente auf einen vorgegebenen Spannungswert eine vorgegebene Energiemenge auf die Spule geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiemenge von dem jeweils durch die Photovoltaik-Elemente geladenen Kondensator entnommen und gleichzeitig der Ladestrom von diesem Kondensator getrennt und auf den jeweils anderen Kondensator geleitet wird.

2. Solarbetriebene Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet-Tauchpumpe mit einem Druckbehälter versehen ist, der verhindert, daß bei jedem Pumphub die gesamte in der Förderleitung befindliche Wasser­ menge ruckartig beschleunigt werden muß.