INTRODUCTION AU POMPAGE SOLAIRE DE L'EAU

INTRODUCTION AU POMPAGE SOLAIRE DE L'EAU

Les systèmes de pompage solaire de l'eau sont un moyen économique moderne de pomper l'eau dans des endroits où l'accès au réseau électrique n'est pas disponible, ou lorsque le réseau n'est pas fiable. Ces systèmes utilisent des cellules photovoltaïques (PV) pour convertir la lumière du soleil en électricité afin d'alimenter des pompes à courant continu qui peuvent être utilisées pour pomper les eaux souterraines ou de surface.

Cet article présente les bases du pompage solaire de l'eau, des applications potentielles et souligne certains avantages et inconvénients de cette méthode.

 

pompe de surface solaire
Pompe à eau de surface alimentée par l'énergie solaire

 

LES BASES DU POMPAGE SOLAIRE DE L'EAU

 

Un système typique comprend les éléments suivants :

 

La source d'eau : Il peut s'agir d'une source d'eau souterraine, comme un puits ou un forage. Il peut également s'agir d'une source d'eau de surface, telle qu'une rivière ou un étang.

La pompe : Selon la profondeur de l'eau, des pompes de type submersible ou à aspiration peuvent être utilisées. Dans les systèmes solaires les plus courants, les pompes sont alimentées par du courant continu, ce qui nécessite des coûts de fonctionnement et de maintenance considérablement plus faibles que les pompes à courant alternatif classiques et offre un meilleur rendement.

Le réseau PV : Les réseaux sont formés de groupes de cellules photovoltaïques (PV), alignés pour donner une exposition solaire appropriée à l'emplacement du site. Les cellules photovoltaïques génèrent du courant continu lorsque le soleil brille. Le réseau PV est normalement monté sur un support ou une monture pour permettre son alignement afin de maximiser l'exposition au soleil.

Le contrôleur de pompe : Cette unité permet de contrôler et de réguler la pompe et sera connectée à la pompe et au système de mise à la terre électrique.

Un banc de batteries est disponible en option : Les unités PV ne produisent de l'énergie que lorsque le soleil brille, et ne fonctionnent donc pas la nuit et les jours nuageux. Une solution pour assurer un pompage continu est de connecter des batteries au réseau PV pour stocker l'énergie excédentaire, qui sera utilisée en l'absence de soleil.

Un générateur de secours est disponible en option : Une autre option consiste à fournir un générateur CA fonctionnant à l'essence ou au diesel : des unités de contrôle intelligentes rendent le changement d'alimentation automatique.

Autres sources d'énergie renouvelables : Le photovoltaïque solaire peut également être combiné à une éolienne : il permet d'exploiter au maximum les ressources énergétiques naturelles, à savoir l'énergie solaire lorsque le soleil brille et l'énergie éolienne lorsque le vent souffle.

Tuyauterie de décharge : Cette tuyauterie transporte l'eau de la pompe au réservoir de stockage et à l'utilisation finale. Il est important que la tuyauterie d'évacuation soit conçue de manière à ce que les matériaux, le diamètre, la disposition et les raccords des tuyaux soient disposés de manière à minimiser les pertes par frottement dans la tuyauterie. Cela permettra de maximiser l'efficacité du système de pompage.

Réservoir de stockage d'eau : Un réservoir de stockage est un élément clé de la plupart des systèmes de pompage solaire, pour assurer une disponibilité constante de l'eau, 24 heures sur 24. La capacité du réservoir doit être conçue de manière à stocker suffisamment d'eau pour répondre à la demande par temps pluvieux ou nuageux (pas de jours de soleil) lorsque le pompage sera limité. La taille et les dimensions du réservoir de stockage doivent être déterminées en fonction du nombre de jours de stockage requis.

En réalité, chaque système de pompage d'eau solaire est unique. Pour tirer le meilleur parti d'un système, il faut faire des recherches et des études avant d'acheter et d'installer le premier module PV et la première pompe. Chaque composant doit être soigneusement adapté, et une planification adéquate est essentielle - pour que le système final soit efficace et fiable et puisse fonctionner pendant de nombreuses années.

APPLICATIONS

Parmi les applications possibles des systèmes de pompage solaire, on peut citer :

Irrigation et systèmes agricoles

L'application la plus courante du pompage solaire de l'eau est de fournir de l'eau d'irrigation ou de l'eau pour le bétail, en pompant à partir de puits souterrains ou de masses d'eau de surface. Un système de pompage solaire bien conçu peut transformer la disponibilité de l'eau d'irrigation et réduire l'argent dépensé en carburant pour les générateurs par les agriculteurs dans les régions où le réseau électrique n'est pas disponible ou n'est pas fiable.

irrigation solaire

Système de pompage d'irrigation alimenté par l'énergie solaire

Habitations isolées

Là où les gens vivent loin d'une alimentation électrique fiable, les systèmes solaires peuvent être une bonne alternative à l'alimentation par générateur. Bien que le coût d'investissement initial d'un système photovoltaïque puisse être plus élevé que celui d'un générateur, sur la durée de vie du système, le faible coût de la maintenance et l'absence de frais de combustible feront d'un système photovoltaïque solaire l'option la moins chère à long terme. 

Camps miniers ou chantiers de construction temporaires

Les systèmes de pompage solaire peuvent être un excellent moyen de fournir de l'eau aux sites miniers et aux chantiers de construction. Lorsqu'ils sont utilisés en combinaison avec des systèmes temporaires de traitement de l'eau potable, ils peuvent servir à alimenter en eau potable les travailleurs. 

solaire pour camp minier

Approvisionnement en eau du campement minier grâce à l'énergie solaire

Approvisionnement d'urgence en eau

Dans les situations de secours en cas de catastrophe et dans les camps de réfugiés, les systèmes de pompage solaire combinés à des unités temporaires de traitement de l'eau potable peuvent être un moyen efficace de fournir très rapidement de l'eau potable sûre et propre aux populations touchées. Les systèmes à énergie solaire sont relativement légers et compacts et conviennent au transport aérien. Une fois sur le terrain, ils sont rapides à assembler et ne nécessitent que peu de connaissances spécialisées pour leur installation et leur mise en service

 

solaire pour urgence sanitaire

Pompes solaires pour l'approvisionnement en eau d'urgence

 

Systèmes d'assèchement

Les systèmes d'assèchement nécessitent normalement un pompage continu, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Cela signifie que l'énergie solaire seule ne sera normalement pas suffisante, et les systèmes d'assèchement sont normalement alimentés par des générateurs ou par le réseau. Cependant, dans les climats chauds et arides, comme au Moyen-Orient, dans certaines régions d'Afrique et en Australie, les systèmes photovoltaïques solaires peuvent avoir un rôle à jouer dans la réduction des coûts énergétiques en remplaçant une partie des sources d'énergie conventionnelles utilisées pour faire fonctionner les pompes d'assèchement.

  

Systèmes de raccordement au réseau 

Si le pompage nécessaire est intermittent pendant la journée, ou si la demande de pompage est très faible, la puissance produite par l'installation photovoltaïque peut dépasser l'énergie requise pour faire fonctionner les pompes. Dans ces cas, il est possible de connecter le système PV à la fois à la pompe et à d'autres demandes électriques, soit d'autres demandes d'énergie sur le site de l'opérateur de la pompe, soit d'exporter l'énergie vers le réseau électrique si celui-ci existe à proximité du site. Ces systèmes sont connus sous le nom de systèmes de "raccordement au réseau" et peuvent constituer une source de revenus pour l'opérateur de la pompe, en obtenant des paiements de la société de services publics pour l'électricité exportée.

 

 

solaire autoconsommation 

Système solaire de pompage, de raccordement au réseau

 

LES TYPES DE POMPES À UTILISER AVEC LES SYSTÈMES D'ÉNERGIE SOLAIRE 

Les différents types de pompes sont classés en pompes submersibles et pompes de surface. Les pompes peuvent fonctionner sur courant alternatif (CA) ou sur courant continu (CC). Les systèmes de pompage solaire sont normalement basés sur des pompes à courant continu, bien que les pompes à courant alternatif soient parfois utilisées sur des systèmes de raccordement au réseau.

 pompe solaire

Les pompes submersibles fonctionnent différemment des pompes de surface (qui sont installées au-dessus du niveau de l'eau et tirent l'eau des sources peu profondes) en poussant l'eau de la pompe vers un réservoir de stockage ou un réservoir sous pression. Les pompes submersibles sont utilisées pour pomper l'eau souterraine à partir de puits ou de trous de forage plus profonds, où les pompes de surface ne peuvent pas être utilisées parce que le niveau de l'eau est trop profond sous le niveau du sol (environ 6 mètres de profondeur).

Les pompes submersibles de puits de forage sont spécialement conçues pour avoir un petit diamètre extérieur afin de pouvoir être suspendues sous le niveau de l'eau dans le puits et raccordées à un tuyau de sortie (appelé tuyau ascendant) qui s'étend jusqu'à la surface. La bonne pompe pour chaque application dépendra des taux de pompage requis ainsi que de la hauteur et de la distance de pompage (qui contrôlent la hauteur de refoulement contre laquelle la pompe doit pousser l'eau).

Une pompe submersible est généralement placée dans un puits ou un trou de forage, bien qu'il existe des cas où un ruisseau ou un étang est utilisé comme source. Un submersible correctement dimensionné peut pomper de l'eau dans des puits profonds, jusqu'à 450 mètres de profondeur. La plupart des modèles de pompe sont durables et peuvent tolérer des niveaux de salinité relativement élevés.

Il existe trois grandes catégories de pompes submersibles : les pompes centrifuges, les pompes à rotor hélicoïdal et les pompes à membrane :

Les pompes centrifuges ont une roue qui tourne à grande vitesse. Comme le taux de rotation est élevé, le débit de la pompe est généralement élevé. Cependant, la pression de refoulement, et donc la hauteur de refoulement, est généralement plus faible que dans les autres types de pompes.

pompe centrifuges

Les pompes à rotor hélicoïdal sont un type de pompe "volumétrique" qui peut atteindre des hauteurs plus élevées et fournir un débit suffisamment important pour répondre à la plupart des demandes. Comme l'eau doit être transportée à travers le corps de la pompe, le résultat est un débit plus faible que celui des pompes centrifuges. Cependant, avec sa pression plus élevée, une pompe à rotor hélicoïdal peut fournir de l'eau contre des hauteurs de refoulement plus élevées.

pompe hélicoïdale

Les pompes submersibles à diaphragme, un autre type de pompe volumétrique, peuvent pomper jusqu'à environ 20 litres par minute à partir de puits peu profonds (moins de 30 mètres de profondeur), ou des volumes plus faibles à partir de puits jusqu'à environ 70 mètres de profondeur. Bien que ces pompes soient moins coûteuses que les pompes centrifuges ou à rotor hélicoïdal, elles nécessitent beaucoup plus d'entretien.

Les pompes submersibles à diaphragme 

Les pompes de surface aspirent l'eau vers le haut en utilisant le principe d'aspiration, et sont utilisées pour déplacer l'eau de sources telles que les puits peu profonds, les étangs, les ruisseaux et les réservoirs, où la pompe elle-même peut être située à environ 6 mètres au-dessus du niveau de l'eau.

pompe de surfaces 

 

Il existe de nombreux types de pompes ; le choix dépendra de la quantité d'eau à déplacer par jour, ainsi que de la hauteur et de la distance du point de distribution (comme le réservoir de stockage). L'efficacité et la fiabilité des pompes peuvent être améliorées si la hauteur d'aspiration peut être réduite à quelques mètres seulement. 

Il existe trois grandes catégories de pompes de surface : les pompes de refoulement, les pompes à pression et les pompes de surpression :

Les pompes de distribution sont utilisées pour déplacer l'eau d'un endroit à un autre. Certaines sont capables de haute pression tandis que d'autres sont principalement destinées à déplacer de grands volumes à basse pression.

Les pompes à pression sont souvent utilisées pour la mise sous pression de petits systèmes d'eau dans les bâtiments - maisons, écoles, entreprises ou hôpitaux.

Les pompes de surpression sont utilisées pour maintenir la pression ou le débit - généralement utiles dans les villes ou les communautés où la pression de l'eau n'est pas fiable, en particulier en période de forte demande.

 

TYPES DE SYSTÈMES DE POMPAGE SOLAIRE

Les systèmes de pompage solaire peuvent être configurés de différentes manières, notamment en ce qui concerne la capacité des batteries (pour stocker l'énergie excédentaire) ou la connexion au réseau (pour exporter l'énergie excédentaire).

 

 

Batterie de Secours

batterie gel solaire

Des banques de batteries peuvent être utilisées pour stocker l'énergie excédentaire, ce qui permet aux pompes de fonctionner la nuit ou les jours sans soleil. Elles peuvent être reliées à des générateurs afin que les batteries soient utilisées de préférence, mais le générateur est utilisé pour continuer à alimenter les pompes lorsque les batteries sont épuisées.

La solution pompage solaire de l'eau avec batterie de secours est déconseillée 

 

Connexion au réseau

Si le site est déjà raccordé au réseau électrique, ou s'il peut être facilement raccordé, il peut être possible d'exporter de l'électricité vers le réseau électrique lorsque la puissance produite par les unités photovoltaïques dépasse la demande du site. Le réseau aura normalement besoin de courant alternatif, de sorte que la production de courant continu des unités photovoltaïques devra être convertie par un onduleur connecté au réseau. Ces systèmes ne sont efficaces que lorsque la société de service public applique un "comptage net" ou un "tarif de rachat" qui permet aux utilisateurs de vendre de l'électricité au réseau sur une base flexible et de compenser le coût de l'électricité exportée par l'électricité prélevée sur le réseau à d'autres moments.

  

AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES SYSTÈMES DE POMPAGE SOLAIRE

Les pompes à énergie solaire peuvent être un excellent moyen de fournir des systèmes de pompage fiables, peu coûteux et à faible teneur en carbone. Mais ces systèmes ne constituent pas une solution parfaite pour tous les scénarios, et il est utile de rappeler les avantages et les inconvénients de ces systèmes.

 

Avantages 

Peut permettre le pompage de l'eau dans des endroits éloignés ou là où le réseau électrique n'est pas fiable - partout où le soleil brille

Alimenté par une énergie propre et renouvelable

La disponibilité du pompage augmente en été, lorsque les besoins en eau sont généralement plus importants

Coûts d'exploitation très faibles - ne nécessite pas de carburant, n'exige qu'un service et un entretien minimaux et son fonctionnement est pratiquement gratuit

L'équipement est relativement portable et peut être facilement déplacé pour répondre à des besoins saisonniers ou à des lieux variables

Inconvénients

Des coûts d'investissement potentiellement élevés

La production électrique sera limitée par la lumière du jour et le mauvais temps. Un stockage d'eau et une batterie de secours peuvent être nécessaires

CONCLUSION

En conclusion, les systèmes de pompage solaire peuvent offrir de réelles possibilités d'améliorer la disponibilité de l'eau dans les régions où l'on ne peut pas compter sur l'électricité du réseau, ou lorsque le coût de l'électricité est un obstacle à une utilisation efficace de l'eau. Il existe un potentiel futur énorme pour l'application de ces technologies dans le monde entier.

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Commentaires

  • kabirou drame - June 19, 2020

    bonjour j’apprécie beaucoup sur tout ce que vous faites dans le domaine de l’éclairage .par cet effet je souhaiterais avoir du stage dans votre entreprise

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