太阳能灌溉系统 (SPIS) 工具箱：为太阳能水泵和灌溉提供建议的信息和工具
完整解决方案
太阳能灌溉
GIZ/Jörg Böthling
太阳能水泵已成为一种经济、技术和环境上可行的替代品，可替代由化石燃料（柴油、汽油、煤气）或电网供电的发动机驱动的传统水泵系统，即使在电力供应有限或没有电力供应的农村地区也是如此。
太阳能灌溉系统工具箱旨在使太阳能灌溉领域的顾问、服务提供商和从业人员能够为最终用户、政策制定者和金融家提供广泛的实践指导。工具箱提供了一整套实用知识产品，使最终用户能够考虑到太阳能灌溉系统的具体特点，最大限度地降低与系统效率、财务可行性和不可持续用水有关的风险。
工具箱由信息模块组成，辅以方便用户使用的软件工具（计算表、核对表、指南），支持用户编制太阳能灌溉系统的预算、规模和设计。这些工具有英文、法文、西班牙文和阿拉伯文版本。
最后更新 11 Nov 2022
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照片和视频库
背景
应对的挑战
缺乏有关太阳能灌溉的信息及其相对较高的投资成本阻碍了该技术的推广。需要扩大推广人员、供应商、决策者、金融机构和其他利益相关者对太阳能灌溉系统的潜力、局限性和风险的了解。这样，农民就能获得可靠的信息，做出明智的决定，以可持续的方式维护 SPIS。工具箱提供了一种全面的方法，SPIS 顾问可通过这种方法指导其客户。
SPIS 工具箱提高了农民、顾问和系统安装人员可持续管理 SPIS 中水资源的能力。同时，获取 SPIS 的信息有助于更广泛地采用该技术，并通过使用太阳能而不是化石燃料为水泵供电来减少排放。
工具箱让决策机构了解更适合农民需求的金融方案，从而使农民能够获得 SPIS 的资金。
地点
肯尼亚
西非和中非
北非
东非和南非
中美洲
南美洲
西亚、中东
东南亚
南亚
过程
过程概述
在设计 SPIS 时，必须考虑到农民的需求和当地的具体条件（环境、农艺和技术方面）。这样才能优化技术潜力，避免对生态和经济造成负面影响。该工具箱通过向推广人员、供应商、政策制定者、金融机构和其他利益相关者介绍太阳能灌溉系统（SPIS）的潜力、局限性和风险，填补了知识空白。工具箱包括信息模块，辅以用户友好型软件工具（计算表、核对表、指南），提供了一整套实用的知识材料，SPIS 顾问可通过这些材料指导客户做出经济、环保的选择，帮助节约用水，提高单位耗水量的生产率，同时为环境提供水资源。
积木
泵尺寸工具
水泵选型工具可计算水泵扬程和所需太阳能光伏组件容量，并选择合适的水泵技术。 设计--水泵选型工具可帮助设计灌溉系统，确保系统中的压力损失尽可能小。此外，该工具还可作为检查表，用于识别压力损失，如现有系统中的泄漏。
有利因素
在规划阶段为农民提供技术支持；关于作物每日需水量、设计月份全球日平均太阳辐射、光伏板和水泵的具体国家成本的数据；融资方案的可用性
经验教训
适当确定 SPIS 各组件的尺寸至关重要，因为容量不足的 SPIS 无法满足农民的需 求，而尺寸过大的系统则会导致不必要的运行和资本成本。忽视水源的可持续出水量可能会导致缺水和水资源枯竭，从而对农业预算和环境造成负面影响。因此，在规划阶段与农民保持密切联系并告知其 SPIS 的优势和局限性非常重要。
光伏泵和灌溉系统的最终设计应留给有经验的系统集成商，他们会使用基于计算机的系统选型和模拟工具，如 COMPASS、WinCAPS 和 PVSYST、HydroCALC、GESTAR。
回报工具
投资回报工具可对收入和三种不同的灌溉抽水方案进行比较评估。使用该工具所需的信息包括不同抽水系统的投资和运行成本、农业生产的预期收入以及基本经济条件（如通货膨胀率）。 不过，即使农业企业的盈利能力得到确认，也并不意味着投资 SPIS 就是最明智的选择。如果市场上有其他抽水技术可供选择，情况就更是如此。如果每年只需要在有限的时间内抽水，柴油泵或并网电泵可能更可行。INVEST 投资回报工具考虑并比较了太阳能灌溉系统和其他抽水技术。该工具从技术供应商处收集基本数据，并根据农场利润和不同技术自动计算投资回收期。
有利因素
关于项目/SPIS 功能寿命、太阳能和替代方案的资本支出/初始资本投资、市场价格、运行和维护成本、宏观经济变量、税收政策等数据的可用性；财务专家的进一步建议
经验教训
所有计算都必须以可以确定的价格为基础，但也要以估计和假设为基础。在做出决定之前，应详细说明不同的方案。
市场评估工具
市场评估工具考虑了基本的地球物理参数，并提供了评估参数的准则和权重，为太阳能发电灌溉系统营造有利的商业环境提供信息。 市场评估工具旨在提供信息，对一个国家或地区的太阳能发电灌溉系统进行市场潜力评估。它提供了供不同利益相关者（包括私营太阳能灌溉系统公司、政策制定者、金融机构和发展实践者）在评估太阳能灌溉系统市场潜力时考虑的参数。用于评估市场潜力的参数包括太阳辐照、降水、土地覆盖和使用等地球物理参数，以及商业环境参数（如政府干预、发展组织干预、融资、土地使用、土地覆盖和使用等）、发展组织干预、融资、替代燃料的可用性和成本、技术能力、对太阳能光伏技术的认识、农业在当地经济中的重要性、土地获取和使用权、交通和通信基础设施）。
有利因素
关于降水、土地覆盖和使用以及太阳辐照的准确数据；地面实况调查
经验教训
SPIS 目标市场的确定涉及对许多参数的评估。这些参数可能包括各种地理物理和商业环境参数。对于那些没有既定目标市场的利益相关者来说，或者只是想对可以建立或使用系统的潜在领域进行高层次的概述，这可能是一项艰巨而耗时的任务。
在评估 SPIS 的市场潜力时，利益相关者需要从土地覆被和土地利用的角度评估目标地 区的灌溉可行性。 在对土地覆被进行桌面分析之后，对所选地区进行实地考察始终很重 要。
在太阳辐射较低的地区安装太阳能电池板，可能会因使用较多电池板而导致安装 成本较高。 由于技术进步，太阳能辐照与其说是一个技术可行性问题，不如说是一个经 济考虑因素。
需水量工具
需水量工具可根据地理和气候参数计算各种作物和牲畜的需水量，帮助顾问和农民评估灌溉系统所需的水量。这可以防止过度抽水和灌溉不足。
有利因素
关于作物需水量、月降水量、地表水体和地下含水层系统、水许可和取水权以及水源流量的当地数据；提供的资源（例如粮农组织提供的资源）。
经验教训
过度抽水会导致地下水枯竭。这意味着地下水的抽取速度超过了其补充速度。含水层枯竭会导致生态系统和湿地丧失、温室气体排放增加、土地沉降以及与其他用水户的社会冲突。 因此，任何 SPIS 的开发都必须纳入现行法律和监管框架以及当地水/地下水管理规划和监测。
农场分析工具
农场分析工具允许对农场盈利能力进行评估。它提供了用于添加各种农场支出和收入的输入表，并自动计算农场利润率。它还能突出显示哪些固定成本和可变成本最为突出，以及在哪些方面节约成本会产生重大影响。该工具可生成农场收入报表，并提交给贷款机构。该工具可用于
- 确定当前的盈利水平（投资前基线）；
- 确定投资的预期盈利能力（投资后预测）。
有利因素
提供有关种植模式、灌溉技术、抽水系统、其他可用的抽水替代方法、市场、潜在 SPIS 客户可用的现有贷款产品的数据、该地区的水和能源供应制度、该地区可用的支持/建议结构和补贴计划、长期环境影响评估；每年重新评估农场的盈利能力
经验教训
太阳能灌溉系统（SPIS）通常是一项长期投资，目的是降低农场运营成本或提高农业生产率，或两者兼而有之。 这就需要了解农场企业作为一项业务的所有成本和收入。
即使农业企业的盈利能力得到确认，也并不意味着投资 SPIS 就是最明智的选择。尤其是在市场上有其他抽水技术可供选择的情况下。如果每年只需要在有限的时间内抽水，柴油机或并网电泵可能更可行。投资回报工具可帮助您做出这一决定。
影响
缺乏有关太阳能灌溉的信息以及相对较高的投资成本是阻碍该技术普及的主要因素。推广人员、供应商、政策制定者、金融机构和其他利益相关者对太阳能灌溉系统（SPIS）的潜力、局限性和风险的了解并不全面。因此，作为主要最终用户群体的农民很难获得可靠的信息，从而做出明智的决定，并以可持续的方式维护太阳能灌溉系统。
工具箱通过提供一整套实用的知识材料填补了这一知识空白，SPIS 顾问可通过这些材料指导客户做出对财务和环境无害的选择。根据工具箱提供的信息做出决策，可以根据农民的需求、具体地点的环境和农艺条件（包括技术方面）优化SPIS，从而避免对生态和经济造成负面影响。迄今为止，德国国际合作机构已在世界各地培训了 500 多名利益相关者、决策者和顾问。
该工具箱由 10 个模块和 16 个工具组成，可帮助用户编制太阳能灌溉系统的预算、规模和设计。利用该工具箱，最终用户可以节约用水，提高单位用水量的生产率，同时为环境提供水资源。这将改善粮食安全、水资源管理并增加农民收入。
受益人
该工具箱旨在使太阳能灌溉领域的顾问、服务提供商和从业人员能够为最终用户，特别是小农和合作社提供咨询服务。
可持续发展目标
可持续发展目标 1--消除贫困
可持续发展目标 2--零饥饿
可持续发展目标 3--良好的健康和福祉
可持续发展目标 5--性别平等
可持续发展目标 6--清洁水和卫生设施
可持续发展目标 7--负担得起的清洁能源
可持续发展目标 9--工业、创新和基础设施
可持续发展目标 12--负责任的消费和生产
可持续发展目标 13--气候行动
可持续发展目标 17--目标伙伴关系
故事
太阳能灌溉的能力建设
GIZ/ Jörg Böthling
自 2015 年以来，"工具箱 "已从一个简单的 Excel 工具发展成为一个全面的学习体验，提供英语、法语、西班牙语和阿拉伯语版本。工具箱的特色包括久经考验的培训模块、电子学习课程、在线教学视频以及由 "助力农业 "团队培训过的培训师组成的师资库。这样，工具箱就提供了不同的学习途径。
从一开始，我们的想法就是将培训作为项目或更广泛课程的一部分。工具箱已被纳入多个组织的培训课程。随着人们对工具箱的兴趣与日俱增，显然需要一个更加系统和可持续的培训师网络。为此迈出的第一步是与肯尼亚的可持续能源和创业妇女组织 (WISEe) 合作。
与许多其他国家一样，肯尼亚农村家庭对可再生能源的利用也因技术支持不足而受到阻碍。在肯尼亚，为数不多的合格太阳能光伏发电从业人员主要集中在大城市中心。此外，女性技术人员也很少。为了弥补这一差距，WISEe 对妇女进行了光伏技术基本技能培训，使她们有能力教育他人，培养创业技能以建立自己的企业，并使她们成为太阳能技术的拥护者。
"能力发展是关键，因为这将确保有关太阳能灌溉的信息能够惠及从业人员和最终用户，而不是停留在设备制造商、供应商和专家的领域，"接受 WISE 培训的妇女之一 Jacinta Gatwiri 说道。
在为期五天的培训师培训（ToT）讲习班之后，五名妇女应邀参加并领导了 SPIS 培训讲习班。现在，WISEe 的培训师可以向感兴趣的组织提供服务，传授她们新掌握的技能。事实上，WISEe 是由妇女构思和管理的，目的是在一个主要由男性主导的部门赋予妇女权力，这使其成为变革的催化剂。
现在，Jacinta Gatwiri 和她的同事们已经在肯尼亚和其他国家为德国国际合作机构和联合国粮农组织举办了多次太阳能灌溉培训。"WISEe主席回忆说："我很喜欢这种使用灵活教学方法的体验，学员们可以根据自己的实地经验提出修改意见，以适应当地的需求。地方一级的能力建设有可能加强受训人员之间的合作和联系。
