POMPAGE SOLAIRE: Simple, fiable et rentable

À une époque où le solaire devient la tendance mondiale, l'utilisation du soleil pour les systèmes de pompage d'eau peut aider et accélérer considérablement le développement du secteur agricole, en particulier dans les régions éloignées où les autres sources d'électricité sont rares. Ce concept est connu sous le nom d'irrigation à l'énergie solaire et est adopté dans de nombreuses régions du monde.

Qu'est-ce que le pompage solaire de l'eau ?

Les pompes solaires constituent une alternative propre, simple et efficace sur le plan énergétique aux groupes de pompage traditionnels fonctionnant à l'électricité et au carburant. Elles sont classées comme une solution écologique dans le secteur agricole.

Un système de pompage d'eau solaire est essentiellement un système de pompage électrique dans lequel l'électricité est fournie par des panneaux solaires photovoltaïques. Un système de pompage solaire typique se compose d'un ensemble de panneaux solaires connectés à un contrôleur qui alimente directement le moteur électrique de la pompe. L'eau est généralement pompée du sol ou du cours d'eau dans un réservoir de stockage traîné par gravité vers les points d'irrigation.

Les systèmes de pompage solaire de l'eau peuvent être classés comme des systèmes à courant continu (DC) ou alternatif (AC) en fonction de la capacité de leur moteur. Récemment, le concept des moteurs à courant continu sans balais (BLDC) pour les applications de pompage solaire de l'eau a également été présenté.

Le principal aspect lié à l'efficacité d'une pompe à eau solaire est basé sur trois variables dont la pression, le débit et la puissance d'entrée de la pompe.

La spécification du débit et de la pression nécessaires pour extraire l'eau du puits nous permet de sélectionner la bonne taille de pompe requise pour faire le travail. Ensuite, en fonction des spécifications électriques de la pompe et des volumes d'eau totaux quotidiens, mensuels et annuels nécessaires, nous pouvons simuler la bonne taille de panneau solaire. Les panneaux solaires sont ensuite connectés à la pompe via un contrôleur intelligent qui orchestre l'activité de la pompe en fonction de l'irradiation du soleil. Techniquement, ce contrôleur utilisera une fréquence variable pour contrôler la puissance de la pompe proportionnellement à l'irradiation du soleil, et donc pomper une quantité d'eau proportionnelle au puits. Aussi simple que cela puisse paraître, aucun composant compliqué n'est nécessaire, aucun combustible ou générateur conventionnel n'est impliqué, et même pas de batteries de stockage ! Tant que le soleil sera là, l'eau sera pompée proportionnellement.

Pompage solaire au Moyen-Orient et en Afrique

La région du Moyen-Orient et de l'Afrique bénéficie d'un fort ensoleillement, ce qui fait de l'énergie solaire une solution intéressante. On remarque également que la demande de pompes solaires dans cette région augmente rapidement, devenant la nouvelle norme pour les projets agricoles.

Bien que certaines régions d'Afrique soient considérées comme les plus pauvres et les plus éloignées du monde, elles sont néanmoins privilégiées par l'abondance des sources d'eau et les fortes radiations solaires. En fait, l'Afrique est connue pour posséder 9 % des ressources mondiales en eau douce, ce qui se traduit par environ 4 000 km3 d'eau par an. Par conséquent, le déploiement de pompes à eau solaires en Afrique est la parfaite alternative à toute autre solution à base de carburant, et peut être une alternative très pratique et peu coûteuse qui peut stimuler la vie dans toutes les parties de ce continent.

Perspectives mondiales

Sachant que 40 % de la population mondiale dépend de l'agriculture comme principale source de revenus, l'accès à l'eau reste un combat permanent pour de nombreuses personnes. C'est ce que le pompage solaire vise à résoudre, en introduisant une solution rentable pour les 500 millions de petits agriculteurs prévus dans le monde entier.

L'Asie Pacifique et le Moyen-Orient et l'Afrique devraient connaître une croissance substantielle du pompage solaire, en raison de l'extension des terres agricoles et de la nécessité de réduire l'utilisation des sources d'énergie conventionnelles. Les initiatives gouvernementales en faveur d'une énergie propre et non polluante devraient également stimuler le marché des pompes solaires dans ces régions. De plus, la baisse des prix de l'énergie solaire est un catalyseur supplémentaire de la croissance du marché des pompes solaires.

D'autre part, les pays en développement, tels que l'Inde, la Chine, le Bangladesh et l'Australie, devraient voir leurs investissements dans le solaire, y compris dans le pompage solaire, exploser afin de tenir leur promesse de réduire leur empreinte écologique. Le graphique ci-dessous compare la taille du marché du pompage solaire entre les régions du monde, et le classe également par application et par type de produit.

L'adoption croissante de l'énergie solaire pour l'irrigation et les activités agricoles dans le monde entier est le principal facteur de stimulation du marché des pompes solaires. En termes de revenus, on estime que le marché mondial des pompes solaires devrait croître à un taux annuel composé de 12 % au cours des prochaines années pour atteindre une valeur de 3,1 milliards de dollars d'ici 2027. Il existe de nombreux facteurs clés à cet égard, parmi lesquels nous pouvons citer

1. La baisse continue des prix des panneaux solaires rend la solution de pompage solaire plus avantageuse
2. La croissance continue du secteur agricole qui augmente proportionnellement les besoins en eau d'irrigation
3. Soutien croissant des pouvoirs publics au secteur agricole
4. Pénurie inévitable de combustibles fossiles à l'avenir, faisant de l'énergie solaire la meilleure solution de rechange
5. Tendances mondiales vers des solutions alternatives écologiques, plaçant les pompes solaires au premier rang des autres solutions de pompage conventionnel à base de pétrole

Avantages et inconvénients de la technologie

Comme toute autre technologie, le pompage solaire a ses avantages et ses inconvénients par rapport aux méthodes de pompage classiques à base de carburant. Toutefois, si l'on pèse les avantages et les inconvénients, cette technologie reste incontestablement supérieure à la méthode conventionnelle à bien des égards. Nous présentons ci-dessous ces différences :

Avantages :
Les pompes solaires sont durables et n'entraînent pratiquement pas de frais généraux techniques et financiers
Les pompes solaires utilisent des énergies renouvelables et les panneaux solaires sont donc respectueux de l'environnement
Les pompes solaires sont très fiables et ont une longue durée de vie, jusqu'à 25 ans pour les panneaux solaires
Les pompes solaires alimentées par des panneaux solaires sont indépendantes du diesel et de l'électricité, ce qui permet de réaliser des économies et est fiable dans les régions éloignées où le carburant et le réseau ne sont pas disponibles

Inconvénients :
Les pompes solaires ne fonctionnent pas la nuit dans les zones sans réseau, ce qui nous oblige à ne collecter l'eau nécessaire que pendant la journée
Le pompage solaire est influencé par l'intensité de la lumière du soleil et nécessite donc une conception et une simulation précises avant la sélection et l'installation
Les coûts initiaux du pompage solaire sont plus élevés que ceux du pompage conventionnel et peuvent constituer un obstacle pour certains agriculteurs.
Les pompes à eau solaires valent-elles l'investissement ?
En réalité, l'énergie solaire s'est avérée être le moyen le plus facile pour les agriculteurs de produire de l'énergie, en particulier pour ceux qui sont privés de réseau ou dont les infrastructures électriques sont insuffisantes. C'est pourquoi l'utilisation de pompes à eau solaires dans l'agriculture est en train de devenir la nouvelle tendance. Le concept d'irrigation solaire représente une application logique et cohérente : Les cultures ont le plus besoin d'eau pendant les journées ensoleillées, et c'est à cette époque que le pompage solaire peut produire la plus grande quantité d'eau. Plus le soleil est présent, plus les cultures ont soif, et plus le pompage est important !

Après avoir énuméré les principaux avantages et inconvénients de cette technologie, il est important de noter que les inconvénients ne sont pas si graves et qu'ils peuvent être facilement surmontés, surtout si l'on considère que les avantages sont nettement supérieurs aux inconvénients. Par exemple, en ce qui concerne l'investissement initial, les coûts ont considérablement diminué ces dernières années et devraient encore baisser dans les années à venir. (chute des prix de 59 % selon une nouvelle étude de l'Agence internationale pour les énergies renouvelables IRENA par rapport aux prix de 2015).

De plus, l'infographie de la Banque mondiale montre que le prix moyen d'un panneau solaire par watt était de 0,75 $ en 2012, et qu'il est tombé à environ 0,25 $ en 2020. Cela démontre clairement la chute spectaculaire des prix. Il ne faut pas oublier qu'un panneau solaire a une durée de vie moyenne de 25 ans et que, comparé au pompage au diesel, il ne consomme pas de carburant et nécessite moins d'entretien. Par conséquent, l'inconvénient de son coût initial reste acceptable si l'on considère les économies globales et la diminution des frais généraux pendant sa durée de vie.


Comparaison du coût du cycle de vie sur 20 ans entre les pompes à eau solaires et les pompes à carburant traditionnelles.
Source : Feuille de route technologique pour les pompes à eau solaires

Comme le montre le graphique, les pompes diesel peuvent avoir un faible coût d'investissement initial mais elles entraînent des coûts d'exploitation et de maintenance élevés, sans parler de leur impact indésirable sur l'environnement et l'écologie. Au contraire, un système de pompage d'eau solaire a des coûts d'investissement plus élevés, mais raisonnables, mais des coûts de maintenance et d'exploitation plus faibles. En chiffres, les dernières analyses de retour sur investissement concernant les projets de pompage solaire ont calculé dans de nombreux cas des périodes de remboursement de seulement 2 ans, ce qui en fait incontestablement un investissement très attrayant !