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Calculadora de bombeamento solar de água

Insira a altura manométrica e o volume diário de água para dimensionar a bomba, o conjunto fotovoltaico e o tanque de armazenamento. O armazenamento de água substitui a bateria — o núcleo do bombeamento fotovoltaico direto — com comparação sem bateria vs com bateria.

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Como o bombeamento solar é dimensionado

A bomba eleva o volume diário durante as horas de pico solar. A potência hidráulica é P = ρ·g·Q·H; a capacidade fotovoltaica = potência da bomba ÷ (rendimento do inversor × fator de desajuste) × margem de segurança de 1,2. O bombeamento em excesso para um tanque de armazenamento armazena energia na forma de água, eliminando a bateria.

Bombeamento solar de 100 m³/dia (altura de 30 m, sem bateria)

Exemplo resolvido 1 — Bombeamento solar de 100 m³/dia (altura de 30 m, sem bateria)
Bombeamento solar · 100 m³/dia
3.5 kWp PV
altura manométrica 30 m · bomba 2.5 kW · 5.5 horas de sol de pico
Tanque de amortecimento
150 m³
Fornecimento diário
100 m³/dia
BOM estimada (FOB)
POA
📦 Lista de materiais
EquipamentoModeloEspecificaçãoQtd.
Módulos solares fotovoltaicos6 × 550 Wpmono PERC · 3.5 kWp DC (margem de segurança 1.2)1
Inversor de bomba solar (VFD MPPT)2.5 kWVFD dedicado da bomba d'água · MPPT amplo · proteção contra funcionamento a seco1
Controlador de carga MPPTMPPTControlador de carga MPPT para variante com bateria (kit da variante com bateria)1
Bomba submersível2.5 kWsubmersível de furo · altura manométrica 30 m · fonte: poço1
Estrutura de montagem FV3.5 kWpmontagem em solo / poste (suporte) · origem: poço1
Tanque de água de amortecimento150 m³armazenamento elevado / ao nível do solo · armazenamento de água substitui bateria (100 m³/day × 1.5)1
Sensor de nível e vazão de águasensornível do tanque + sensor de funcionamento a seco / caudal (sensor de nível de água)1
Tubulação principal de sucção e recalque50 mtubulação principal · trecho de sucção + recalque1
Tubulações ramificadas e válvulasdistribuiçãotubos de derivação + válvulas de isolamento/guilhotina (tubos e válvulas de derivação)1
Válvula de pé / retençãoválvulaválvula de pé + retenção (válvula de retenção)1
Proteção contra descargas atmosféricas e aterramentoaterramentoSPD do arranjo + hastes de terra + ligação equipotencial (aterramento de proteção contra raios)1
Cabos CCDCString PV → combinador → cabeamento CC do inversor (seções de cabo CC)1
Cabos CAACcabeamento CA inversor → bomba (seccionado)1
Resumo
Total estimado (FOB Qingdao, EXW) — equipamentos com preçoPOA
📐 Diagrama unifilar (nível de circuito)
Diagrama unifilar modular10 kV / 0.4 kV · 3 fases · 100 kVA · fonte única · esquemáticoPVPV 3.5 kWpBARRA MT 10 kVTRANSFORMADOR100 kVABARRA BT 0.4 kVINVERSOR DE BOMBA2.4772727272727275 kW MPPT VFDBomba de água · 20 ADistribuição 1 · 10 ADistribuição 2 · 10 ADistribuição 3 · 10 ADistribuição 4 · 10 ADistribuição 5 · 10 ADistribuição 6 · 10 ADistribuição 7 · 10 ALEGENDAQFdisjuntorCTtransformador de correnteTtransformadorSPDpara-raios de surtoPFCCorreção do fator de potênciaDados de projetoentrada 10 kVbarra 0.4 kVPainéis de manobra BT 2.477272727...sem PFCalimentadores 8SECUNDÁRIOBASIC · MODBUSDesenhos de construção esquemáticos / de projeto em nível de viabilidade por um instituto de projeto licenciado.
⚙️ Esquema do sistema de bombeamento solar (arranjo → inversor → bomba → tubulação)
SISTEMA DE BOMBEAMENTO SOLAR DE ÁGUAConjunto FV -> inversor de bomba -> bomba submersível -> tubulação -> tanque (esquemático)Arranjo fotovoltaico3.5 kWp DCInversor da bombaMPPT VFD · 2.48 kWBombaAltura manométrica de 30 mReservatório de água100 m³/dia · reserva 150 m³armazenamento de água = armazenamento de energia
LEGENDADisjuntor CCSPD (proteção contra surtos)kWhSensor de vazão / nívelAterramento
🗄 Arranjo do layout do array (indicativo)
LAYOUT DO ARRANJO FOTOVOLTAICO TERRESTRE (INDICATIVO)arranjo geral simplificado - dimensões indicativasSALA / PLATAFORMA DA SUBESTAÇÃO (esquemático)CONJUNTO FVINV BOMBACABEÇA DE POÇOTANQUE DE ÁGUAMatriz de 3.5 kWp · fonte: poçoconjunto fotovoltaico montado em solo / postedimensões indicativas
LEGENDADisjuntor CCSPD (proteção contra surtos)kWhSensor de vazão / nívelAterramento
💧 Sistema de tubulação de entrega de água (bomba → válvula de retenção/gaveta → tanque de pressão → principal → ramais)
SISTEMA DE TUBULAÇÃO DE ENTREGA DE ÁGUAsaída da bomba -> válvula de retenção -> válvula de gaveta -> vaso de pressão -> tubo principal -> tubos de ramal -> campo (esquema)FONTEpoçonível de águaBOMBA2.4772727272727275 kWtubulação de recalqueválvula de retençãoválvula gavetaTANQUE DE PRESSÃOsurto + reservaTUBULAÇÃO PRINCIPAL (recalque)TORRE DE ÁGUA150 m3têGRÁFICOcampo 1GRÁFICOcampo 2GRÁFICOcampo 3GRÁFICOcampo 4CAMPO DE IRRIGAÇÃO (distribuição por ramais)DISTRIBUIÇÃO DA ALTURA (estática + atrito)Altura manométrica total H = 30 m (elevação estática 26 m + atrito na tubulação 4 m, indicativo)Volume diário 100 m3/dia · tubulação 50 m · tanque de amortecimento 150 m3 · poço de captaçãoO sistema de tubulação é esquemático / diâmetros de tubo, classe de válvula e análise de transientes indicativos por projeto.
🌩 Sistema de proteção contra descargas atmosféricas (captor / condutor de descida / terra + SPD CC e CA)
SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (LPS)captação aérea / condutores de descida / terminação de terra + SPD lado CC e CA (esquemático)1) TERMINAÇÃO AÉREA (hastes)CONJUNTO FV3.5 kWp2) CONDUTORES DE DESCIDA (cabos)condutor de descida3) REDE DE TERMINAÇÃO DE TERRA (anel)hastehastehasteeletrodo de terra em anelPONTOS DE CONFIGURAÇÃO DO SPDCOMBINADOR CCstrings de entradaDPS CC (Tipo 2)INV BOMBA2.4772727272727275 kWSPD CA (Tipo 2)NOTAS DE LPS + SPD- Para-raios acima do conjunto (método da esfera rolante)- Condutores de descida ligam a estrutura do conjunto à malha de terra- SPD CC no combinador, SPD CA no inversor da bomba- Ligação equipotencial dos módulos, estruturas e tanques- Norma: IEC 62305 / GB 50057O layout do LPS é esquemático / a avaliação de risco indicativa e a resistividade do solo determinam o número final de hastes.
🎚 Controle de nível de água (sensores da fonte + torre → controlador → intertravamento de partida/parada do VFD)
CONTROLE DE NÍVEL DE ÁGUA (INTERLOCK DE PARTIDA/PARADA)sensores de nível da fonte + nível da torre -> controlador -> partida/parada do VFD (lógica de intertravamento, esquema)FONTEpoçonível de água da fonteLSnível baixo (proteção a seco)TORRE DE ÁGUA150 m3nível de água da torreLSnível alto (cheio)LSnível baixo (reabastecimento)CONTROLADOR (PLC)lógica de nível + proteção a secoVFD / INVERSOR2.4772727272727275 kWBOMBAAltura manométrica de 30 mnível da fontetorre altatorre baixapartida/paradaAcionamento VFDLÓGICA DE INTERBLOQUEIOPartida: nível baixo da torre E fonte alta (sem funcionamento a seco) -> controlador habilita VFD -> bomba operaParada: nível alto da torre (cheia) OU nível baixo da fonte (funcionamento a seco) -> controlador desabilita VFD -> bomba paraA proteção contra funcionamento a seco bloqueia a partida da bomba quando o nível da fonte cai abaixo do sensor.O esquema de controle de nível é típico / os set-points finais e o tipo de sensor são indicativos por projeto.
💧 Cálculo da altura manométrica de bombeamento (hidráulica → eixo → elétrica)
ParâmetroValor
Vazão durante as horas de sol0.00505 m³/s
Potência hidráulica = 9.81 × Q × H1.49 kW
Potência no eixo da bomba = P_hyd ÷ η_pump2.48 kW
Capacidade FV (÷0.95 ÷0.90 ×1.2)3.5 kWp
🔋 Análise de compatibilidade FV (janela de tensão MPPT)
ParâmetroValor
Módulo Vmp (550 Wp)≈40 V
Janela MPPT do inversor da bomba200–800 V DC (típico)
Projeto de stringmódulos em série para posicionar Vmp do arranjo na janela média
Margem de temperatura≈15% para coeficiente de temperatura do módulo
💧 Comparação sem bateria vs com bateria
ParâmetroValor
Sem bateria (recomendado)Reservatório de água de 150 m³ (armazenamento de água = armazenamento de energia) · manutenção quase nula
Com bateria37 kWh LFP (bombeamento noturno) · substituição 5–10 anos
Recomendaçãotanque preferencial; bateria apenas se o terreno for escasso
📅 Curva diária de fornecimento e sazonal
ParâmetroValor
Ponto de projeto100 m³/dia @ 5.5 PSH
Verão (≈6.3 PSH)115 m³/dia
Inverno (≈4.7 PSH)85 m³/dia
Buffer1.2× margem FV + 1.5× volume do tanque
🔧 Essenciais de operação e manutenção
ParâmetroValor
Móduloslimpeza periódica (a sujidade reduz a produção)
Válvulas de pé / retençãoinspecionar vazamentos
Bombaverificação da proteção contra funcionamento a seco
Aterramentoverificação de continuidade
Reservatóriolimpeza anual
📏 Base normativa (base normativa)
TópicoPadrão
Bombeamento solarIEC 62253 — sistemas de bombeamento fotovoltaico (qualificação de projeto)
Bombeamento solarGB/T 37552 — sistemas de bombeamento solar fotovoltaico
Abastecimento de águaGB/T 50801 — código para projeto de abastecimento de água e drenagem
🧮 Como foi calculado
1. Vazão durante as horas de sol = 100 m³ ÷ (5.5 h × 3600 s) = 0.00505 m³/s
2. Potência hidráulica = 9.81 × 0.00505 × 30 = 1.49 kW
3. Potência no eixo da bomba = 1.49 ÷ η_pump 0.60 = 2.48 kW
4. Capacidade FV = 2.48 ÷ (0.95 × 0.90) × 1.2 = 3.5 kWp
5. Tanque tampão = 100 m³/dia × 1.5 = 150 m³ (armazenamento de água substitui bateria — armazenamento de água = armazenamento de energia)
6. Sazonal: verão 115 m³/dia (~6.3 PSH) vs inverno 85 m³/dia (~4.7 PSH)
7. O projeto sem bateria armazena energia como água; bateria opcional (37 kWh) necessária apenas para bombeamento noturno/nublado.
📋 Notas de projeto
Armazenamento de água = armazenamento de energia: O princípio do bombeamento solar direto é bombear em excesso durante o dia para um reservatório elevado/ao nível do solo, de modo que a própria água é a "bateria". Isto elimina o CAPEX da bateria, a substituição e as perdas de ciclo — a principal vantagem sobre o bombeamento com bateria.
Compatibilização FV (janela MPPT): O Vmp do conjunto (≈40 V por módulo de 550 Wp, strings em série) deve situar-se dentro da janela MPPT do inversor da bomba (200–800 V DC (inversor de bomba típico)) com ~15% de margem para o coeficiente de temperatura dos módulos.
Sem bateria vs com bateria: Sem bateria: tanque de 150 m³ (~1.5 dias) fornece água durante a noite e por 1–2 dias nublados. A opção com bateria (≈37 kWh) acionaria a bomba à noite, mas custa mais e adiciona manutenção — recomendada apenas quando um tanque é impraticável ou o terreno é escasso.
Base de preços: Módulos FV, inversor de bomba e estrutura de montagem são cotados pelo catálogo. Bomba submersível, tanque pulmão, tubulação e sensores são cotados por projeto (POA) — o preço da bomba depende fortemente da altura manométrica, do material do corpo e da profundidade.
Fornecimento diário e curva sazonal: O sistema fornece 100 m³/dia a 5.5 PSH; sazonalmente varia de ≈85 m³/dia (inverno) a ≈115 m³/dia (verão). A margem PV de 1.2× e o buffer do reservatório de 1.5× absorvem a variabilidade típica.
Operação e manutenção: Operação e manutenção de rotina: limpar os módulos (a sujidade reduz a produção), inspecionar as válvulas de pé/retensão, verificar a proteção contra funcionamento a seco da bomba, confirmar a continuidade do aterramento e limpar o tanque anualmente. As bombas funcionam tipicamente sem manutenção durante 5–10 anos em água limpa.
Revisão de projeto: Este é um dimensionamento preliminar. Verifique a vazão do poço, o nível d'água estático/dinâmico, a altura manométrica total (incl. atrito na tubulação) e o teor de areia antes de selecionar a bomba.

Como foi calculado

Fórmulas principais

Vazão Q = volume diário ÷ (horas de sol × 3600). Potência hidráulica = 9,81 × Q × altura manométrica. Potência da bomba = potência hidráulica ÷ η_bomba. PV = potência da bomba ÷ (0,95 × 0,90) × 1,2.

Normas aplicáveis

IEC 62253 (sistemas de bombeamento fotovoltaico), GB/T 37552 (bombeamento solar fotovoltaico), GB/T 50801 (projeto de abastecimento de água).

Perguntas frequentes

Por que o armazenamento de água substitui a bateria?

O bombeamento fotovoltaico direto bombeia em excesso para um tanque elevado ou ao nível do solo durante o dia, de modo que a própria água é o armazenamento de energia. Isso elimina o CAPEX da bateria, a substituição e as perdas de ida e volta — o armazenamento de água é a principal vantagem dessa abordagem.

Quando eu adicionaria uma bateria?

Somente quando um tanque for impraticável ou o terreno for escasso, para operar a bomba à noite ou durante longos períodos nublados. A calculadora mostra as opções sem bateria e com bateria lado a lado.

Como a capacidade fotovoltaica é derivada?

A partir da potência no eixo da bomba dividida pelo rendimento do inversor (0,95) e por um fator de desajuste (0,90), depois ×1,2 de margem de segurança para absorver a variabilidade da irradiação.

O que determina a seleção da bomba?

A altura manométrica, o volume diário e a fonte de água (poço/rio/reservatório) — poços mais profundos exigem bombas submersas multiestágio e maior altura manométrica. A bomba e a tubulação são cotadas por projeto.

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Os resultados são estimativas de engenharia para referência. O dimensionamento final deve ser confirmado por um engenheiro local licenciado, de acordo com as condições do local e os códigos aplicáveis. Os preços são FOB Qingdao (EXW) e não incluem frete, direitos aduaneiros ou instalação.

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