در آبیاری کشاورزی ، چگونه پمپ موتور تقاضای آب و مصرف انرژی را متعادل می کند؟

در زمینه کمبود جهانی آب و بحران انرژی ، سیستم های آبیاری کشاورزی با چالش های دوگانه ضمانت آبرسانی و کنترل مصرف انرژی روبرو هستند. به عنوان منبع اصلی سیستم آبیاری ، راندمان عملیاتی موتوری به طور مستقیم بر پایداری اقتصادی و زیست محیطی تولید کشاورزی تأثیر می گذارد.
1. طراحی بهینه سازی سیستم تقاضا محور دقیق
سیستم های آبیاری سنتی به طور کلی پدیده ای از زباله های انرژی "اسب بزرگ در حال کشیدن سبد کوچک" را دارند. طبق تحقیقات وزارت کشاورزی ایالات متحده ، سیستم پمپ آب با استفاده از فناوری تطبیق برق می تواند مصرف انرژی را 23 ٪ کاهش دهد. ایستگاه های پمپاژ مدرن با ایجاد یک مدل تقاضای آب زراعی و ترکیب داده های نظارت بر رطوبت خاک ، تقاضای واقعی آب هر چرخه آبیاری را به طور دقیق محاسبه می کنند. به عنوان مثال ، سیستم آبیاری قطره ای اسرائیل پیکربندی واحد قدرت متغیر را اتخاذ می کند. در فصل خشک ، از پمپ اصلی با قدرت بالا برای اطمینان از تأمین آب استفاده می شود و در فصل بارانی ، برای حفظ فشار سیستم به یک پمپ کمکی کم مصرف تغییر می کند. این استراتژی پیکربندی پویا ، مصرف انرژی در هر واحد آبیاری واحد را 37 ٪ کاهش می دهد ، در حالی که اطمینان حاصل می کند که راندمان مصرف آب زراعی بالاتر از 92 ٪ حفظ می شود.
2. سیستم کنترل هوشمند تحت معماری اینترنت اشیاء
سیستم کنترل هوشمند پمپ مبتنی بر فناوری اینترنت اشیاء در حال تغییر شکل مدل مدیریت مصرف انرژی آبیاری است. این سیستم با استقرار یک شبکه نظارت متشکل از سنسورهای فشار ، کنتورهای جریان و کنتورهای هوشمند ، می تواند پارامترهای کلیدی مانند فشار خط لوله ، جریان فوری و مصرف انرژی حرکتی را در زمان واقعی بدست آورد. داده های تجربی از آکادمی علوم کشاورزی جیانگسو نشان می دهد که سیستم تنظیم سرعت فرکانس متغیر با استفاده از الگوریتم کنترل PID فازی می تواند راندمان عملکرد پمپ را به 88.6 ٪ افزایش دهد و باعث صرفه جویی در 31 ٪ انرژی در مقایسه با ایستگاه های پمپاژ با سرعت ثابت شود. هنگامی که سیستم در پایان فشار بیش از حد را تشخیص می دهد ، کنترلر به طور خودکار سرعت موتور را تنظیم می کند تا شبکه آبرسانی همیشه در محدوده بهره وری بهینه کار کند. این مکانیسم تنظیم سازگار 25 ٪ مصرف انرژی را افزایش می دهد و زباله های آب را 15 ٪ کاهش می دهد.
3. سیستم مدیریت انرژی مکمل چند انرژی
کاربرد یکپارچه فناوری انرژی تجدید پذیر و ذخیره انرژی ، مسیر جدیدی را برای صرفه جویی در مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژ باز کرده است. پروژه پمپ آب خورشیدی در Punjab ، هند ثابت کرده است که سیستم هیبریدی دیزل فتوولتائیک می تواند مصرف انرژی فسیلی را 45 ٪ کاهش دهد. سیستم مدیریت انرژی پیشرفته ، توالی تأمین منابع انرژی مختلف را از طریق الگوریتم های پیش بینی هماهنگ می کند: انرژی خورشیدی برای هدایت پمپ های آب در روزهای آفتابی استفاده می شود ، باتری های ذخیره انرژی برای تکمیل منبع تغذیه در روزهای ابری شروع می شوند و برق یا قدرت پشتیبان دیزل به هوای شدید تبدیل می شود. این حالت هم افزایی چند انرژی ، شاخص جامع بهره وری انرژی (CEEI) سیستم آبیاری را قادر می سازد تا 0.89 برسد ، که 18 درصد بالاتر از یک سیستم انرژی واحد است.
در پروژه تظاهرات منطقه آبیاری Yanghuang در Ningxia ، سیستم ایستگاه پمپ هوشمند که با ادغام فن آوری های فوق به یک سطح پیشرو در صنعت 0.38 کیلووات ساعت در هر تن از مصرف انرژی آب رسیده است ، کاهش 42 ٪ از قبل از تحول. عمل نشان داده است که با ساختن یک حلقه بسته فنی از "پیکربندی بهینه سازی تنظیمات و کارآیی دقیق ، شناسایی و تنظیمات بهینه سازی ، عملکردهای حرکتی مدرن کاملاً قادر به دستیابی به کنترل شدید مصرف انرژی و ضمن تضمین کیفیت آبیاری هستند. با استفاده از فن آوری های جدید مانند دوقلوهای دیجیتال و محاسبات لبه ، سیستم های آبیاری کشاورزی همچنان در یک جهت باهوش تر ، کارآمدتر و پایدارتر تکامل می یابد. این نوآوری تکنولوژیکی نه تنها مربوط به مزایای تولید کشاورزی است ، بلکه یک پشتیبانی مهم برای تحقق امنیت جهانی مواد غذایی و اهداف توسعه کم کربن است .