一種經(jīng)濟的太陽(yáng)能灌溉技術(shù)

　　在世界上的一些貧困地區，僅有的賺錢(qián)方法之一就是，在干旱的季節里在一小塊土地上種植一些蔬菜，然后在當地市場(chǎng)上出售。為了支持這種小規模的農業(yè)活動(dòng)，從而解決全球的貧困問(wèn)題，一些非政府組織和工程師正在開(kāi)發(fā)一種經(jīng)濟的太陽(yáng)能灌溉技術(shù)，以擴大耕種的范圍，減少相應的勞動(dòng)負擔，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的農民而言，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(lái)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(gè)水桶(http://goo.gl/NbI1u)。IDE致力于幫助貧困地區開(kāi)發(fā)和推廣適當的工藝技術(shù)。

　　為了解決上述問(wèn)題，IDE多年來(lái)一直在推廣手動(dòng)系統，例如腳踏式抽水泵(http://goo.gl/5fSEL)或手動(dòng)繩索和洗滌泵((http://goo.gl/dqobM)。后者是一種深井泵，售價(jià)大概100英鎊，使用這種泵，農民可以為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計大約在5升/天∙平方米，相當于4000升的水。為了更精確的了解所需的人力，泵的轉軸上安裝了一個(gè)計速器，用來(lái)記錄兩周時(shí)間里的運動(dòng)量。這段時(shí)間里，平均的泵送時(shí)間為3.5小時(shí)/天，其中不包括水灑到作物上的時(shí)間。這項工作讓人精疲力盡，而且其中大部分是小孩子完成的。

　　為了應對下述挑戰：

　　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(kāi)始研究用太陽(yáng)能來(lái)驅動(dòng)的自動(dòng)化泵送系統。這么做的原因非常明顯：在需水量最大的這段時(shí)間，太陽(yáng)能非常充足;太陽(yáng)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(yáng)能PV泵是一種非常成熟的技術(shù)，在世界范圍內被廣泛應用。其中應用最普遍的系統是非政府組織安裝的用于社區飲用水輸送的潛水螺桿泵。

　　但是，這種系統的成本高達幾千英鎊，對于單個(gè)家庭用戶(hù)甚或幾戶(hù)共用一套系統的農民來(lái)說(shuō)，都過(guò)于昂貴了。對于可以貸款的客戶(hù)，設定的條件通常是1-2年還清。也就是說(shuō)，比目前的成本低得多的太陽(yáng)能泵還是有市場(chǎng)的。

　　在這一階段，值得定義一下一臺合適的灌溉泵的基礎參數：

　　• 可承受的價(jià)格: 200-400英鎊

　　• 合適的水流速度：15-20升/分鐘

　　• 泵送揚程：0-15米

　　• 安裝和操作簡(jiǎn)單

　　• 可以手動(dòng)設置備用參數

　　• 應用靈活多樣——鉆孔、開(kāi)口井或地表的水流(PV泵還可以為手機或輕型電池充電)

　　• 強勁、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(kāi)發(fā)的一種低成本、高流量、簡(jiǎn)單耐用的太陽(yáng)能泵。這種泵是一種太陽(yáng)能熱泵系統，采用一個(gè)兩米直徑的拋物線(xiàn)盤(pán)產(chǎn)生的蒸汽來(lái)驅動(dòng)單缸蒸汽發(fā)動(dòng)機，該發(fā)動(dòng)機與往復式活塞容積泵直接相連(工作原理請見(jiàn)：http://goo.gl/6I39C)。

　　2010年在埃塞俄比亞進(jìn)行的現場(chǎng)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(lái)。

　　盡管這僅相當于大約0.5%的總體效率，結果還是足夠鼓舞人心的。自那時(shí)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)行現場(chǎng)測試。Sunflower泵的目標成本是200英鎊。這也是農民的采購價(jià)格，因此供應鏈上產(chǎn)生的利潤很小。

　　與此同時(shí)，PV泵的研究和測試也在繼續。瑞士波爾的應用科學(xué)大學(xué)(University of Applied Science)的一個(gè)合作組織正在開(kāi)發(fā)一種新型太陽(yáng)能驅動(dòng)器，該驅動(dòng)器將被考慮用于PV泵系統之中。該機組包括一臺無(wú)刷直流電機，電機與一個(gè)控制盒相連;其工作機制是優(yōu)化太陽(yáng)能板的電力信號，使泵可以在光線(xiàn)較弱的狀態(tài)下運行。

　　這種太陽(yáng)能驅動(dòng)器——有兩種型號可選：80 W和120 W——目前是通過(guò)一個(gè)通信包直接與旋轉式葉片泵(見(jiàn)上圖)、改進(jìn)后的Sunflower泵以及踩踏泵相連的。

　　在我們?yōu)槟繕耸袌?chǎng)研發(fā)最好的泵的過(guò)程中，我們歡迎任何有用的幫助或建議。這個(gè)市場(chǎng)規模是非�？捎^(guān)的，因為在印度有500萬(wàn)的小型的柴油泵(Practica Foundation預測)。我們還專(zhuān)門(mén)尋找其他旋轉式的泵類(lèi)產(chǎn)品，以便與瑞士的太陽(yáng)能驅動(dòng)器連接，或者直接與小型的太陽(yáng)能板(55-120 W)相連。