Notes concernant votre devis pompe solaire

1) Généralités

     Une pompe solaire représente un ensemble de composants, très différent de ce que l’on peut trouver lorsqu’il s’agit d’une pompe standard. Si une pompe standard voit sa puissance réglée définitivement et une fois pour toutes, de la façon la plus large possible. Un excédent de consommation, bien qu’influant sur le rendement, n’influe pas sur son prix et très peu sur le prix la consommation électrique. Cette influence est tout autre avec une pompe solaire, car elle agit directement sur le prix du système solaire l’accompagnant et ce prix représente de 40 à 80% du prix d’un système complet.

     Une pompe standard se divise en plusieurs subdivisions :

ü       La pompe (Pompe, moteur, système de commande ou de démarrage, protections)

ü       Les options complémentaires de la pompe (Câbles électrique d’alimentation, contrôleurs de niveau, sondes, élingue de suspension, tuyaux, raccords électriques et hydrauliques, système d’attaches, obturateur de forage, etc..)

ü       L’installation éventuelle (Déplacement, hébergement, Main d’œuvre, engins éventuels)

     Tous ces composants se retrouveront, dans une pompe solaire, auxquels il faudra, encore rajouter, le générateur solaire, (De puissance convenable) lequel se compose :

ü       De l’ensemble des modules solaires

ü       De leurs structures aluminium de fixation

ü       Des câbles de liaison

ü       Des boîtes de dérivation, contenant, outre le pré-câblage déjà effectué, les systèmes de protection, diode(s), parasurtenseurs, etc..

Analysons une pompe solaire

     Les premières observations seront la HMT (Hauteur manométrique totale) et le débit quotidien désiré. Cette démarche est identique pour toutes les pompes. La hauteur manométrique nous indiquera immédiatement le type de pompe à utiliser, en fonction de ses caractéristiques mécaniques. Dans le cas d’une pompe solaire, nous calculerons la puissance exacte nécessaire pour exécuter ce travail. Il répond à la très jolie formule :

Ou G et l'ensoleillement local mesuré et GD, l'ensoleillement de référence

     Nous ne rentrerons pas dans ces détails et admettrons simplement que la chose ne relève pas du hasard. C’est à partir de ces éléments, normalement fournis par vos réponses au questionnaire de dimensionnement que nous calculerons la puissance électrique nécessaire pour pouvoir élever la quantité d’eau désirée à la hauteur désirée, ceci dans une journée, sachant que contrairement à une pompe standard, une pompe solaire travaille toujours à puissance variable (Elle suit les variations d’amplitude (irradiance) du soleil !) Les débits, toujours variables, sont donnés à la journée.

     Les modules solaires étant des « convertisseurs d’énergie » leur puissance doit être calculée, d’une part en fonction de la consommation quotidienne calculée, d’autre part en fonction du lieu et de la saison de fonctionnement du système. (Base de données d’ensoleillement du lieu d’installation nécessaire)

Petit exemple de calcul ! (Pour ceux qui veulent faire un peu de technique)

     La puissance, c’est bien connu des électriciens et des étudiants, répond à la très belle et incontournable formule P = UI.  Nous avons calculé P, reste à définir U et I ! Et là, c’est toute l‘adresse du technicien qui va (encore) rentrer en jeu : Plus le câble sera long, plus il devra être gros, sauf à augmenter la tension (ou diminuer l’intensité) et le choix des modules solaires va s’avérer ici primordial. Imaginons que nous ayons calculé une puissance de 575 Wc de modules solaire : et imaginons que nous avons une pompe 12V[1] à 100m de profondeur et a disposition des modules solaire de 175Wc 12V (Il en existe beaucoup, mais sortant d’autres tensions) Nous faisons l’opération 575 / 175 = 3.29 soit 4 modules solaires (débit trop élevé – trop cher - Il n’est pas possible de découper un module ou, on n’en met que trois et dans ce cas le débit sera trop faible – moins cher ! )

     Admettons 4 modules, la puissance serait alors de 175 x 4 = 700 Wc et l’intensité de 58.33A. 100m de câble électrique permettant cette intensité, avec une perte réglementaire de 3%, nous amène à une section d’environ 150mm² avec une perte de plus de 15% !!! Impossible

    En 24V, l’intensité divisée par 2, nous amènerait à une section de 150mm², mais avec une perte de 3.8% Quel poids de câbles !!! Quel prix !

    En 48V, l’intensité n’est plus que 15A environ, le câble 35mm² et les pertes 4%.

    En 110V, l’intensité de 6.36A, nous donne une section de 10mm² et 4.66% de pertes.

    En 220V, l’intensité n’est plus que 3.2A la section devient 2.5mm² avec 2.6% de pertes

  Impressionnant !

    En utilisant un moteur et modules solaires adaptés, l’économie de câble est vertigineuse de même que l’économie de poids ! (100m de 2x150mm² doivent bien peser plus d'une tonne!)

   Mais ce n’est hélas pas aussi simple que ça ! Le manque de souplesse des modules solaires de trop grosse puissance, (dans ce cas nous ne pourrions obtenir que 12 x 4 = 48 Volts et donc câbler en 35mm² une pompe avec un moteur 48V)

    On aurait tout aussi bien pu utiliser des modules solaires de puissance beaucoup plus basses et rechercher à travailler en 220V continu, 575W (Notre puissance recherchée exacte et non pas 700W trop cher !) 575 / 220 = 2.6A. Quels modules solaires, peuvent nous fournir seulement 2.6A ? La loi d’Ohm nous donne le résultat 17 x 2.6 = 44 Wc (La tension de 17V représente la tension exacte de fonctionnement d’un module solaire, dit de 12V, car fait pour charger des batteries de 12V) (Lire l'étiquette des caractéristiques d'un module ou panneau solaire) N’ayant pas de modules de 44Wc nous prendrons les modules disponibles de puissance la plus proche, a savoir, aujourd’hui des 60Wc (On pourrait éventuellement trouver des 50 Wc)

   Nous pouvons calculer l’intensité 60 / 17 = 3.53A – Le nombre de modules solaires le plus proche de nos 575Wc sera 575 / 60 = 9.58, arrondi à 10 (Soit 600 Wc au total, soit une économie de 100 Wc par rapport à la formule précédente) et la tension de fonctionnement, choisie pour notre pompe sera de 10  x 17 = 170Volts Soit du câble de 2.5mm², et une perte de 3.6%. Parfaitement acceptable! Le meilleur coût, en fonction des disponibilités du moment et le minimum de poids (Transport) Nous aurions tout aussi bien pu réaliser ce câblage avec des modules de 75Wc et environ 4A.(Encore une fois tout dépendant, aussi, des disponibilités du moment!)

      Tout ceci pour ceux qui veulent comprendre…

     Il est évident que toute réponse erronée au questionnaire de demande de devis, mènera inévitablement à une réponse erronée, donc à un devis plus ou moins faux !

     Le traitement du questionnaire dit de dimensionnement, fait état de plusieurs paramètres. Sont tout d’abord clairement spécifiés (Entrées), le débit demandé, le mois de pointe, la hauteur (HMT) La localisation de l’installation, l’origine des données (insolation) ayant servis au calcul.

     Le paragraphe suivant nous informe sur les résultats du dimensionnement : Débit réellement obtenu avec un ensoleillement moyen de 800W/m² (AM1.5)  Les pertes de charge. Pression totale ou HMT. Chute de tension dans le câble choisi, longueur du câble, section du câble, longueur de la tuyauterie, diamètre de la tuyauterie.

   Suivent : la nature du produit proposé, le nombre et le type de modules solaires (Lesquels peuvent changer, lors de la livraison, en fonction des disponibilités, seule la puissance approximative sera maintenue, au mieux des intérêts du système) Le type du boîtier de commande proposé (Il peut changer en fonction de l’utilisation désirée (Présence d'un groupe électrogène, commande d’arrêt de la pompe par flotteur dans un réservoir, affichage des caractéristiques, etc..)

    Nous trouverons au paragraphe suivant : la production totale annuelle proposée, la production moyenne quotidienne sur l’année, le débit de pointe (A l’heure ou le soleil se montre le plus puissant)

   Dernier alinéa la configuration, elle peut changer en fonction des modules solaires disponibles lors de la livraison, la puissance nominale des modules solaires, et la tension de fonctionnement choisie.

    Viennent ensuite deux graphiques. Le premier à gauche nous donne la production moyenne d’eau, mois par mois, sur toute l’année, le second, à droite, la production d’eau, heure par heure, d’une journée normalement ensoleillée, choisie dans la période de maximum de production imposée.

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     Le dessin ci-contre nous montre, pourquoi différentes pompes? ainsi que les notions de rendement et de puissance, nécessaires à leur bon fonctionnement.

    Nous pouvons voir que les pompes pour faibles profondeurs sont plus grosses que les pompes pour grandes profondeurs. (Attention au diamètre du forage!) Que leur rendement est relativement mauvais dans la première partie de leurs caractéristiques, qu’il s’améliore graduellement jusqu'à un maximum, et se dégrade très rapidement pour tomber à zéro au-delà d’une certaine profondeur… Ainsi une pompe dont la caractéristique limite est 12m de profondeur, aura un débit nul au-delà de cette limite..

     Nous voyons et c’est très important, aussi, qu’un système qui consommerait, par exemple, 12W à 12 mètres de profondeur, en consommerait 30 à 30m et 60 à 60m. Il s’agit d’une échelle de grandeur, (Gris bleu sur le dessin ci-contre) qui n’est, dans la réalité pas forcément linéaire.

Analyse du devis

  Il est la suite logique du dimensionnement. A savoir une pompe solaire serait tout à fait comparable à une automobile. Il ne serait certainement pas logique d’acheter un moteur 165 Cv, un embrayage de deux chevaux, une boite de vitesse de tracteur agricole, etc.. et faire un véhicule qui fonctionne correctement, sauf à être un fin mécanicien, on ne risque que de faire une magnifique catastrophe !

     Les produits proposés sur le devis sont faits, et certains sont réalisés à la demande pour vivre harmonieusement entre eux. De plus le kit proposé regroupe tous les composants nécessaires à l’installation, certains d’entre eux sont pré-câblés, les sécurités et protections incluses et l’erreur, est quasiment impossible.

     Le devis est divisé en plusieurs subdivisions, lesquelles permettent de se rendre parfaitement compte du coût et contenu de chaque sous-ensemble. Ainsi nous observons :

   Le kit pompe, le modèle de pompe proposée, Booster, onduleur, divers coffrets de démarrage, adaptable aux systèmes et aux besoins.

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     Les options complémentaires, sont toujours à actualiser en fonction des besoins réels. Les quantités de câbles, élingues, tuyaux sont toujours à calculer en fonction des conditions d’utilisation réelle et il appartient au client final (A défaut de la visite d'un de nos collaborateurs sur le site) d’en définir les quantités exactes. Les prix de de ces éléments, sont généralement affichés. De même cette partie du devis propose des accessoires, certains sont incontournables, raccord de sortie de pompe, raccord électrique étanche, etc.. D’autres, tel que l’obturateur de forage, les contrôleurs de niveau à flotteur, sont à choisir en fonction des besoins, d’où encore une fois tout l’intérêt de remplir correctement le questionnaire de demande de devis, de même que le plan qui y est joint.

     Les délais sont toujours donnés à titre indicatif, ils représentent des maximums, il convient toutefois de tenir compte des inévitables congés et lorsque les usines sont fermées, ou les transporteurs en vaccances, il n’y a pas de livraison possible…

    Enfin les plans électriques du système, s’il y a lieu, ne seront établis qu’en fonction des produits utilisés, c’est à dire au moment de la livraison, ils sont joints, avec la documentation au kit complet.

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