POMPE SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES Cette page est réservée aux questions les plus souvent posées
Il en va du pompage solaire, comme de tous les composants solaires: la recherche du meilleur rendement est la principale préoccupation du concepteur du système. En conséquence, des réponses précises au questionnaire de dimensionnement sont demandées, de l'exactitude de ces réponses dépend directement l'exactitude de notre devis. Il convient de garder à l'esprit que plus on aura besoin d'eau (Quantité), et plus la profondeur du puits ou du forage sera importante, plus le devis sera élevé. Le climat joue aussi son rôle... Deux systèmes sont à prévoir: soit on stocke l'eau pompée pendant la journée dans un réservoir (bassin) soit on stocke de l'électricité (Batteries) pour utiliser la pompe solaire à un moment précis. Les avantages du premier système sont: meilleur rendement (>45%) absence de batteries (Coût, transport, entretien) Inconvénients: le débit d'eau est variable en fonction des fluctuations d'ensoleillement. Le deuxième système présente l'avantage d'un débit régulier, la possibilité de pomper lorsque le soleil est absent. Inconvénients: il est beaucoup (BEAUCOUP!) plus cher, demande de l'entretien (batteries (renouvellement, transport)).
www.energies-nouvelles.com - Sept 2003
Notes et informations particulières.
Plusieurs pompes dans un même forage ?
Les systèmes composis
Le nombre et le modèle des pompes réellement solaires(1) étant strictement limités, le choix se reporte quasi systématiquement sur un nombre restreint de solutions.
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De par la forme des courbes de
rendement des pompes (Ci-contre), on choisira
également toujours la meilleure solution possible. Il est évidemment
hors de question de travailler en dehors de la meilleure zone de rendement
d'un système de pompage.
Par ailleurs, les débits de ces pompes solaires, sont souvent modestes, (Tout comme leur puissance) notamment lorsque les hauteurs manométriques dépassent les 50 mètres, ce qui amène fréquemment à choisir plusieurs pompes. Le choix de plusieurs pompes fonctionnant en parallèle (Composis), est loin d'être un mauvais choix, dans la mesure ou l'on adapte au mieux la HMT choisie, au débit de la pompe, ce qui se traduit par plus d'eau pompée, pour une installation solaire moins puissante, donc moins coûteuse. Le deuxième argument en faveur de ce système est la fiabilité : Une panne quelle qu'elle soit n'intéressera qu'une pompe, le système continuera à fonctionner avec l'autre ou les autres pompe(s), avec un débit réduit, ce qui laisse toute latitude et temps pour effectuer la réparation. |
Des pompes solaires sur batteries ?
Question souvent posée, d'où cette réponse.
Il peut être nécessaire de faire fonctionner un système de pompage solaire sur batteries pour plusieurs raisons.
1) La première, et la plus évidente, étant d'avoir de l'eau sous pression en toute heure (Sans passer par un château d'eau, ce qui est toujours la meilleure solution technique et la moins coûteuse)
2) Avoir un débit constant et régulier (Sans passer par un château d'eau, ce qui est toujours la meilleure solution technique et la moins coûteuse) (Bis)
3) Extraire de l'eau d'un forage pendant la nuit (pour avoir plus d'eau !) ce qui encore une fois est une mauvaise solution (sauf s'il est impossible de faire autrement) la meilleure solution, et la plus économique, dans le temps, étant un deuxième forage qui fonctionne quand il fait soleil!.
Ces réponses posent plus de questions qu'elles n'apportent de réelles réponses. Voilà donc LA RÉPONSE : Une pompe solaire demande une puissance considérable, stocker cette énergie demande une quantité impressionnante de batteries, la moindre pompe (Hormis les petites pompes à courant continu de très faible débit) en demanderait facilement une tonne ! Une tonne de batterie représente un coût loin d'être négligeable, tant à l'achat de ces dernières que pour leur transport. Ensuite elles demanderaient tout un système de gestion et contrôle de la charge et décharge, ainsi que les protections nécessaires. (Coûts supplémentaires) Je ne parlerai pas des abris et autres dispositifs incontournables. Enfin une batterie demande de l'entretien (Alors que la pompe et son système solaire, correctement installés n'en demandent quasiment pas.) Enfin les batteries ne sont pas éternelles et leur durée de vie, dans les meilleures conditions d'utilisation et d'entretien, ne dépasserait certainement pas les cinq ans ! Donc il y a lieu de prévoir aussi leur remplacement et leur nouveau transport. Dernière petite chose, elles entrent dans la catégorie des marchandises dangereuses et posent des problèmes de transport (Coût plus élevé, tracasseries administratives).
Et ce n'est pas tout ! Les batteries imposent pendant la charge, une tension environ 30% supérieure à leur tension de repos, ces 30% seront perdus. Enfin le rendement de 80% des batteries au plomb (pour les batteries solaires stationnaires) moins pour les autres modèles, entraînent encore 20% de pertes supplémentaires lors de la décharge, il faudrait donc 50% de modules en plus pour la même quantité d'eau pompée. (Exactement 47%)
A supposer que l'on désire faire fonctionner une pompe solaire nuit et jour : Le meilleur système serait de fonctionner 8 heures en solaire direct. (Pompe parfaitement normale qui nécessiterait par exemple 10 modules solaires. Ensuite: il faudrait 2 fois 10 modules + 50%, soit 30 modules solaires de plus pour recharger le parc de batteries pendant le jour et faire fonctionner les pompes pendant la nuit. (1)
La production moyenne de ce champ de module pourrait être en été (A Marseille, France, en supposant qu'il s'agisse de modules de 60W) 60x10x3x5 = 9 KWh environ, qu'il faudrait stocker à raison de 60% de la capacité de la batterie, soit un parc de 150 volts, sous une intensité de 100 Ah (Pour un jour d'autonomie, ce qui définirait une durée de vie, dans ces conditions, de moins d'un an) pour un poids de 250 Kg environ. Pour environ 3 à 6 ans de durée de vie, la capacité passerait à 650 Ah, 75 éléments stationnaires de 2 Volts, soit un poids de 2.625 Kg, pour un prix au départ usine d'environ 18.000 Euros, (Tarif Janv 2003)
Comme quoi il est toujours préférable de faire simple..
Les caractéristiques des pompes (Solaires ou pas solaires!)
Chaque système de pompage (Il y en a des milliers) est construit pour application bien définie. Il faut savoir que ce n'est pas l'utilisateur qui choisi ce que va, ou doit, faire sa pompe, mais bien une pompe en fonction de ses besoins. Dans un forage de 100m de profondeur, on ne mettra pas une pompe destinée à un forage de 15m, de même si les besoins sont modestes, on ne mettra pas, non plus, un véritable monstre d'une puissance dépassant celle du compteur EDF...
Chaque pompe, quelle qu'elle soit se caractérise pas des données précises:
Sa HMT (Hauteur manométrique totale) ou pression maximum quelle peut supporter (Au delà de cette pression, elle ne fonctionnera pas, si c'est une pompe centrifuge, ou elle calera avec risque de griller le moteur, si c'est une pompe à piston ou à membrane.) En général plus la HMT est importante plus la pompe est longue, elle comporte un grand nombre de cellules) 10 mètres de HMT = 1 Kg de pression = 1 bar
Son débit. Là encore, pour une profondeur donnée, il existera des milliers de modèles différents allant de quelques dizaines de litres à l'heure à plusieurs centaines de m3, Plus le débit est important plus le diamètre de la pompe (ou la taille des cellules (diamètre x hauteur) sont importants.
Sa puissance. Là encore pas de miracle, c'est parfaitement mathématique, la puissance d'une pompe est liée à trois facteur: la HMT x Le débit X le rendement.*
Le rendement est lié aux caractéristiques et au type de la pompe, il dépend des pertes globales (fuites entre les cellules, frottements, voir aussi Pertes dans les canalisations hydrauliques etc...) et la parfaite adéquation avec la profondeur. Attention aux pertes dans les conduites, coudes et autres accessoires qui les multiplient. Le rendement d'une pompe oscille généralement entre 0.5 et 0.7
Il y a d'autres caractéristiques qui doivent également être prises en compte dans un système de pompage: température du liquide pompé, densité, granulométrie, liquides chargés, produits corrosifs, etc... etc... etc... Exemple: On n'utilisera pas une pompe solaire standard pour pomper de l'eau salée. (Corrosion et densité supérieure à celle de l'eau douce!) La corrosion influera sur la nature des matériaux de construction de la pompe, la densité sur la HMT qui sera plus faible, à puissance égale.. Ou la puissance plus forte à HMT et débit égaux! Il est ainsi possible de griller une pompe! ATTENTION : Ne pas signaler sur les documents de dimensionnement ou sur une commande, qu'un pompage doit s'effectuer en eau salée (Même un peu!) constitue une faute grave de la part de l'utilisateur! La corrosion peut rapidement arriver à détruire une pompe, dans des temps relativement court et là, si une pompe spéciale n'a été utilisée, pas de garantie
* Dans les pompes solaires et contrairement aux pompes standards, grande innovation, le moteur s'adapte, dans une certaine plage, à la puissance nécessaire pour exécuter un travail défini. D'où, encore une fois, la nécessité de calculer cette puissance et de fournir les modules ou panneaux solaires ad hoc! Et encore là, les plus gros modules solaires, même s'ils sont parfois utilisables ne sont certainement pas les meilleurs...
1) Il est bien entendu évident et certain que l'on ne peut pas avec les mêmes modules solaires faire tourner une pompe tout en rechargeant les batteries. L'énergie utilisée d'un coté ne peut en aucune façon être récupérée pour faire autre chose !
(1) Il y a des pompes réellement solaires: elles sont conçues et fabriquées dans cette optique. Malheureusement seules quelques séries de pompes à débits très moyens rentrent dans cette catégorie. Pour les autres systèmes, plus gros, on utilise des pompes standards choisies dans les gammes commerciales. Ces pompes sont adaptées, au moyen d'onduleur. Leurs pertes (Cos Phi et autres) sont très nettement supérieures et dépendent, entre autres, de la qualité de l'adaptation, de l'intelligence et des connaissances du concepteur. Le choix des systèmes "Composis" apporte à ce sujet une solution simple et élégante
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