Wieviel Strom braucht eine Pumpe zum Bewässern von Feldern ?
Die Fragestellung ist unkonkret und kann ohne weitere Angaben nicht präszise beantwortet werden.
Warum ist das so?
Die "Pumpe" besteht aus einen Teil, nennen wir sie Wasserseite, welcher das Wasser durch Kolben oder Schaufelräder transportiert und über eine Kennlinie aus Saugtiefe, Förderhöhe. Temperatur und Drehzahl aus den Mittelwerten mehrere Messungen im Labor das Drehmoment definiert welches der Motor aufbringen muss, aber dieser Teil definiert eben nur das Drehmoment und verbraucht selbst keinen Strom, aber es gibt eine Vielzahl von Pumpen für alle möglichen Anwendungsfälle.
Wirkungsgrad der Wasserseite
Die konstruktiven Merkmale der Wasserseite bestimmt den Wirkungsgrad der Wasserseite bezogen auf der Energie die an der Antriebwelle zugeführt wird zur an der Austrittsseite zur Verfügung stehenden Energie, bestehende als Förderhöhe und Fördermenge pro Zeiteinheit und dem Anteil kinetischer Energie als Geschwindigkeit des Medium und Masse des Mediums und Reibungsverlusten, die zu Abwärme werden.
Antriebsseite
Der andere Teil, nennen wir sie Antriebsseite, besteht aus dem Motor mit entsprecher Ausführung der Antriebswelle, die von Hersteller und Leistungsklasse nicht allein durch technische Erfordernisse sondern durch "Kundenbindungssystem" sehr unterschiedlich ausfällt auch hier gibt es eine Vielzahl von Motoren und nicht alle laufen mit Strom aus der Steckdose, manche mit Diesel oder Benzin wie im Äypten am Nil, manche mit Solar.
Unter der Annahme, daß es sich wegen der Art der Frage wohl eher um einen landwirtschaftlichen Kleinbetrieb handelt, kann man sagen, daß bestimmte Klassen von Pumpen um optimal betrieben zu werden bestimmte Leistungsklassen von Motoren erfordern, die bezüglich der Wellenausführung durch Nennleistung, Wirkungsgrad und cos Phi beschrieben werden.
Nennleistung
Die Nennleistung eines Elektromotors bezieht sich immer auf die mechanische Leistung an der Welle.
Wirkungsgrad des Motors
Der Wirkungsgrad des Motors beschreibt das Verhältnis von Leistung an der Welle zu Wirkleistung an der Anschlußklemme und ist wegen der Reibung und den elektrischen und elektromagnetischen Verlusten immer kleiner als 1. Das heißt es muss mehr Energie zugeführt werden, als an der Welle Leistung zur Verfügung steht und um so mehr, je schlechter der Wirkungsgrad ist.
Nennwirkleistung des Motors
Aus Nennleistung mal Wirkungsgrad ergibt sich die Nennwirkleistung des Motors bei Nennlast, ermittelt aus dem Mittelwert mehrerer Messungen aus dem Labor. Würde keine Zuleitung erforderlich sein, wäre dies die am Zähler auflaufende und abzurechnende Energie.
Das ist der Grund warum in den USA zur Bewässerung großer Felder Windkrafturbinen Wasser aus unterirdischen Tieflochbohrungen in Hochbehälter pumpen, diese über ein füllstandsabhängiges Ventil verfügen welches das überflüssige Wasser in einen Teich pumpem und zwar ohne Strom aufzuwenden und aus dem Hochbehälter über Druckminderer die Felder bewässert werden, weil das sonst über einen langen trockenen Sommer nicht bezahlbar wäre. Bei Windstille werden mit Solarantrieb oder mit Verbrennungsmotoren angetriebene Pumpen genutzt, um die leeren Hochbehälter aus dem Teich wieder nachzufüllen. Das ist nicht zeitkritisch und könnte man auch mit preiswertem Nachtstrom machen.
Wirkungsgrad der Elektroverteilung
Ausgehend von der Nennwirkleistung ergeben sich durch den elektrischen Widerstand der Zuleitung Verluste, die in Wärme umgewandelt, aber am Zähler mit gezählt werden und je länger die Zuleitung desto größer die Verluste.
Scheinleistung der Anlage
Durch die Induktion im Motor und in der Zuleitung entstehen elektromagnetische Felder deren Entstehung im Rhythmus durch die Netzfrequenz bestimmt wird und deren Optimum bei großen Strecken leider auch nicht bei 50Hz sondern bei etwa einem Drittel davon liegt, weshalb die Bahn 16 2/3 Hz und 15KV Hochspannung verwendet sonst würden die Verlust aus Induktion und Spannungsabfall proportional zur Stromstärke zu hoch.
Je kleiner das cos phi desto mehr Energie wird auf der Zuleitung "verbraten". Aus diesem Grund haben die größeren Motoren Motorkondensatoren, die den induktiven Anteil der Motorwicklung auf nahezu cos phi = 1 kompensieren und damit auf der Zuleitung nur noch die Wirkleistung ohmsche Verluste produziert, die sich nicht vermeiden lassen.
Die Scheinleistung ist das Produkt aus Nennspannung und Nennstrom auf dem Leistungsschild, wobei die Wirkleistung NICHT auf dem Leistungsschild angeben wird (weil das Laien verwirren würde) und das Produkt der Scheinleistung ist somit höher als die Wirkleistung als Produkt von Scheinleistung mal cos phi und nochmal höher als die mechanische Leistung, die auf dem Leistungsschild angegeben wird.
Die Angaben auf dem Leistungsschild beziehen sich auf die Art des Anschlusses Dreieck oder Sternschaltung. Ein Motor 400/230V wird bei 400V Sterndrehstromnetz (Normalfall) in Stern und bei 230V-Dreieckdrehstromnetz (selten) in Dreieck geschaltet,. Häufig gibt es auch in der Industrie bei Motoren einiger KW 690/400V Motoren, die am 400V Stern-Drehstromnetz in Dreieck angeschlossen werden.
Eine Steckdose die 230V hat und zwischen Außenleiter und Nullleiter angeschlossen wird befindet sich in einen 400V Stern-Drehstromnetz, auch wenn zum Nulleiter nur 230V entstehen. Deswegen zum Anschluß besser einen Elektriker beauftragen.
Die Scheinleistung ist also nur ein Problem welches die Verlustwärme der Zuleitung betrifft.
Aus den Werten unter Messung des cos phi kann man die Stromkosten ermitteln, die eine Bewässerung im Mittel erfordert. Einfacher geht es aus der Zählerkonstante durch Zählen der Umläufe der Zählerscheibe über einige Minuten im Normalbetrieb einer einzelnen Pumpe mit Schlauch, Druckminderer und Sprühdüsen an der Bewässerungsanlage die Kosten der ganzen Anlage abzuschätzen.