灌漑用ソーラーウォーターポンプの選び方

1日の必要水量から始める

ポンプ選定はモーター出力ではなく、設計日に作物が必要とする水量から始めます。灌漑面積、正味灌漑水深、灌漑効率を使って、必要水量を次のように見積もります。

1日の必要水量（m3/日）= 面積（m2）x 正味灌漑水深（mm/日）/ 1,000 / 灌漑効率

可能な限り、地域の作物、土壌、気候データを使用してください。すでに灌漑計画がない場合は、FAOの作物蒸発散量ガイドが基礎資料になります。作物の必要水量をすべてポンプで供給すると仮定せず、有効降雨も考慮します。

既存の点滴灌漑やスプリンクラー設備では、同時に稼働する散水器の流量も合計します。この値が一つの灌漑ゾーンに必要な流量です。同時に使用しないゾーンの散水器まで合算しないでください。

1日の水量をポンプ流量に換算する

ソーラーポンプが十分な流量を供給できる時間は、通常、日照時間より短くなります。早朝や夕方はコントローラーを起動できても、設計流量に達しない場合があります。設置場所と季節に応じた現実的な有効運転時間を使います。

必要平均流量 = 1日の必要水量 / 有効運転時間

例えば、1日12 m3を5時間で送る場合、必要平均流量は2.4 m3/hです。ポンプから灌漑設備へ直接送水する場合は、稼働中ゾーンの流量がこの平均値を上回ることがあり、その流量を初期選定に使用します。

季節変動と通常の運転損失には、根拠を明示した一つの余裕を加えます。需要、流量、揚程、アレイ出力のそれぞれに大きな余裕を重ねると、過大なシステムになりやすいため避けます。

全揚程を計算する

全揚程（TDH）は、必要流量でポンプが克服しなければならない総抵抗です。一般的な灌漑設備では次のように計算します。

TDH = 揚水高さ + 標高差 + 必要圧力水頭 + 配管・継手・フィルター損失

揚程の要素	測定する内容	よくある誤り
揚水高さ	揚水中の水位から吐出基準点までの垂直距離	揚水中水位ではなく井戸上端から測る
必要圧力	点滴ライン、スプリンクラー、フィルターに必要な圧力	圃場入口の最低圧力を無視する
配管摩擦	配管、継手、バルブ、フィルターで生じる損失	ポンプ吐出口径だけで配管径を決める

揚水中の水位を使う

井戸では、ポンプ運転中に予想される水位を使用します。静水位は数メートル高い場合があり、静水位だけで設計すると、実際より負荷が小さく見えてしまいます。

地上ポンプは吸込条件を別に確認します。吸込揚程、配管損失、水温、ポンプの有効吸込ヘッドが、キャビテーションを起こさず運転できるかどうかに影響します。最大揚程だけでは判断できません。

圧力を水頭に換算する

灌漑設備は使用地点で所定の圧力を必要とします。1 barはおよそ10.2 mの水頭です。したがって圃場入口で1.5 bar必要な場合、配管損失やフィルター損失を加える前に約15.3 mがTDHに加算されます。USDA NRCS灌漑ガイドには、灌漑設計における圧力、標高差、摩擦損失が詳しく説明されています。

運転点でポンプ曲線を読む

必要流量とTDHが分かったら、その運転点を機種別性能曲線上に置きます。必要揚程で必要流量を供給できるかを示すのは、型式名やモーター出力ではなく性能曲線です。

カタログに記載された最大値だけで比較しないでください。最大流量は通常ほぼゼロ揚程で、最大揚程はほぼゼロ流量で測定されます。実用運転範囲はその間にあります。

運転範囲全体を確認する

水位、フィルター状態、使用する灌漑ゾーンは季節中に変化します。少なくとも通常運転点、予想最大揚程、予想最小揚程の3点を確認し、コントローラーと灌漑配管がその流量変化に対応できることを確認します。

絞り込み計算の例

次の測定値と設計条件を持つ井戸プロジェクトを例にします。

入力項目	設計値
1日の必要水量	12 m3/日
有効運転時間	5時間/日
必要平均流量	2.4 m3/h
地表面から揚水中水位まで	10 m
井戸口から圃場入口までの標高差	6 m
必要入口圧力	1.0 bar、約10.2 m水頭
2.4 m3/h時の配管・継手・フィルター推定損失	4 m

したがって予備運転点は、約30.2 m TDHで2.4 m3/hです。発注前に、実際の配管材、内径、経路、継手数を使って摩擦損失を再計算する必要があります。

現行のRakourソーラーウォーターポンプ製品群に掲載された最大値は、明らかに条件を満たさない機種を除外するために使えます。ただし、最大値だけで最終機種を確定することはできません。

公開型式	カタログ上限	一次判定
2DPC1.5-35-24-200	最大流量1.5 m3/h、最大揚程35 m	除外。最大流量が2.4 m3/h未満です。
3DPC3.5-35-24-300	最大流量3.5 m3/h、最大揚程35 m	候補。性能曲線が30.2 mで2.4 m3/hに達するか確認します。
3DSS1.7-100-48-500	最大流量1.7 m3/h、最大揚程100 m	除外。高揚程でも流量不足は補えません。
4DSC3.5-50-48-400	最大流量3.5 m3/h、最大揚程50 m	候補。性能曲線、電気条件、必要アレイを確認します。
DCPM15-14-48-550	最大流量15 m3/h、最大揚程14 m	除外。最大揚程が計算TDH未満です。

この例では候補の絞り込みまでに留めています。最大値は境界値であり、最大流量と最大揚程を同時に供給できることを意味しません。残った機種の曲線が適切な余裕を持って運転点を通らない場合は、カタログ機種を無理に当てはめず、システム設計またはポンプ選定を見直します。

太陽電池アレイとコントローラーを合わせる

水力条件から候補を絞った後、各機種にコントローラーと太陽電池アレイを合わせます。パネル出力だけでは不十分です。アレイ動作電圧、開放電圧（Voc）、電流、コントローラー入力上限、ケーブル電圧降下を確認します。

モジュールデータシートと予想最低セル温度から低温時のアレイVocを計算します。Vocは温度で変化します。Sandia PV Array Performance Modelは開放電圧温度係数の役割を説明しています。直列接続した全モジュールのVocが、コントローラーの絶対上限を下回らなければなりません。

一般にアレイ定格出力はポンプモーター出力より大きくする必要があります。必要比率はコントローラー、気候、設置角度、必要運転時間帯によって異なります。まずポンプメーカーの推奨アレイ条件を使用します。

必要流量に合わせて配管を選ぶ

長すぎる配管や細すぎる配管は摩擦損失を増やし、実際の運転点を計算値からずらします。太い配管は揚程損失と1 m3当たりの搬送エネルギーを減らせますが、単純な経験則ではなく水力計算で決めます。

揚水管、水平配管、エルボ、逆止弁、フィルター、マニホールドを含む経路全体を確認します。配管径はポンプ接続口径だけでなく、必要流量、経路長、許容流速から選びます。

貯水するかどうかを決める

貯水槽を使うと、ソーラー灌漑システムの運転が容易になる場合があります。日中にポンプでタンクを満たし、その後、一定流量で灌漑できます。変動する太陽光発電と圃場の灌漑時刻を分離でき、水の搬送に蓄電池を使わずに済むこともあります。

直接送水は、稼働ゾーンがポンプの流量変化を許容し、利用できる日射時間と灌漑時間が一致する場合に有効です。農業灌漑計画ページでは、水源、貯水、圃場圧力、送水方法を含む全体計画を説明しています。

見積依頼の前に準備する情報

各入力値の前提、単位、出典を記録します。適切な見積依頼には次の情報が必要です。

1. 水源と予想揚水中水位。
2. 水位から最終吐出点までの垂直標高差。
3. 1日の必要水量と目標時間流量。
4. 灌漑入口で必要な圧力。
5. 配管長、内径、主要な継手。
6. 設置場所、季節の日射条件、利用可能なパネル面積。
7. 砂、堆積物、必要に応じて予想水温を含む水質。
8. 使用予定の太陽電池モジュールデータシートと設置場所の予想最低温度。

最終選定チェックリスト

見積を受け入れる前に、次の項目をすべて確認します。

• 機種別性能曲線が必要流量とTDHの運転点を通る。
• 最良条件だけでなく、季節ごとの水位を確認した。
• 選定流量で配管損失とフィルター損失を計算した。
• アレイ動作電圧と低温時Vocがコントローラー上限内にある。
• ケーブル長と導体断面積を電気設計に含めた。
• 見積書に想定運転点と選定に使用した資料が記載されている。

一つでも欠けている場合、選定は完了していません。プロジェクト問い合わせフォームから現場測定値を送り、すべての候補を同じ運転点で評価してください。

技術的根拠と適用範囲

本ガイドはRakourソーラーポンプ応用技術チームが作成し、2026年9月20日に技術レビューを行いました。上記リンク先のRakour公開製品データと、灌漑および太陽光発電設計の標準的な資料を組み合わせています。

本ガイドは予備選定の方法であり、最新の機種別性能曲線、コントローラーマニュアル、現地調査、地域の電気規則、灌漑・電気専門家による確認の代わりにはなりません。最大流量と最大揚程だけで発注しないでください。

参考資料

1. 国際連合食糧農業機関（FAO）、Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing Crop Water Requirements、Irrigation and Drainage Paper 56。
2. USDA Natural Resources Conservation Service、National Engineering Handbook, Part 652: Irrigation Guide。特に圧力、標高差、摩擦損失に関する灌漑システム設計指針。
3. Sandia National Laboratories PV Performance Modeling Collaborative、Sandia PV Array Performance Model。太陽電池の電圧および温度変数に関する資料。
4. Rakour、ソーラーウォーターポンプ。選定例で使用した製品上限値。最終選定には対象機種の最新曲線と設置資料が必要です。