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LES GRANDS THEMES: LA TECHNIQUE |
Modules solaires et Pompes solaires |
La pompe solaire et les modules ou panneaux solaires
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En savoir + Sur les systèmes solaires
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Il est évident qu'il n'était pas possible de faire un ouvrage sur les pompes solaires sans parler des modules photovoltaïques (les modules solaires photovoltaïques sont une catégorie de modules solaires qui transforment la lumière du soleil en électricité, process tout à fait différent des modules solaires dit thermiques, destinés à récupérer la chaleur du soleil) Pour faire tourner une pompe, il nous faut de l'électricité, donc des modules (ou panneaux) solaires photovoltaïques.
Nous conseillons au lecteur qui voudrait se renseigner plus abondamment sur cette technologie de se procurer notre ouvrage : " Formation : l'énergie solaire photovoltaïque" disponible dans nos bureaux et sur ce site, ou tout au long des 375 Pages (Deux tomes 21x29.7), il pourra se familiariser avec cette technologie que certains appellent " énergie gratuite " J'en parle, car il s'agit là d'une monumentale erreur, de paroles prononcées, par des inconscients n'ayant absolument aucune connaissance dans ce type d'énergie. Paroles que l'on entend, hélas trop souvent dans la bouche de certains politiciens et qui non seulement apportent la confusion, mais encore laissent à penser qu'il s'agit là de systèmes simples, alors que bien au contraire, ce sont des systèmes toujours complexes. Ces paroles, innocentes à leurs yeux, se révèlent être une cause de problèmes graves dans nos relations avec nos clients qui ont la faiblesse d'y croire !
Je ne veux pas faire là un cours sur les modules solaires, c'est déjà fait, simplement réaliser une approche mettant en évidence les écueils concernant leur utilisation dans les systèmes de pompes solaires.
Une pompe, je crois déjà l'avoir dit, est soumises à une puissance qui n'est pas fixe, cette puissance dépend de la quantité d'eau pompée et de la hauteur à laquelle elle doit être remontée. Si l'on fixe la puissance ce qui est généralement le cas dans les pompes standards 220 ou 380 Volts, la quantité d'eau pompée (en fonction de la puissance) variera en fonction de la hauteur. Le rendement d'une pompe donnée est parfait pour une hauteur manométrique donnée, Il décroît rapidement de part et d'autre de cette hauteur, d'ou l'intérêt de l'utilisation d'une pompe adaptée.
En solaire, la puissance de la pompe sera définie en fonction de la HMT, du débit désiré, et du lieu de l'installation. Ce sont les modules solaires qui doivent fournir la puissance nécessaire pour faire tourner le moteur qui va soulever la quantité d'eau à la hauteur désirée. Hors les modules solaires sont des transformateurs d'énergie, ils transforment la lumière du soleil en électricité, et la quantité d'énergie obtenue (Tension de sortie des modules solaires X intensité débitée par ces derniers) est directement proportionnelle à la quantité et à la qualité de lumière reçue ! La tension multipliée par l'intensité, tout le monde connaît, c'est la puissance qui s'exprime en Watts. (Sinon le lecteur aura intérêt à se reporter à notre " petit cours d'électricité " sur notre site Internet www.energies-nouvelles.com) ou sur notre édition " éléments de base pour le futur photovoltaïcien"
Au lever du jour, la puissance fournie par les modules solaires sera très basse, donc incapable de faire fonctionner la pompe, au fur et à mesure de l'avancement de la journée cette puissance va augmenter proportionnellement à l'intensité du rayonnement et va atteindre un seuil qui permettra le démarrage de la pompe. Le moteur de celle-ci, est un moteur spécialement étudié, pour fonctionner avec un onduleur très particulier, il est dit fréquence/tension variables, procédé qui sans rentrer dans des détails complexes, permet de faire tourner un moteur à des régimes de tensions et vitesses différentes (Donc de puissances différentes) C'est donc le débit de notre pompe qui va varier en permanence. Ceci pour expliquer brièvement le pourquoi de la chose et qui nous mène maintenant aux caractéristiques de nos modules solaires.
Donc les modules solaires, fonctionnent à puissances variables (par définition et il ne peut en être autrement!). Ce qui implique que le dimensionnement d'une pompe doit être fait systématiquement et qu'il doit être exécuté individuellement et pour chaque installation. Cette constatation explicite la nécessité des questionnaires à remplir pour chaque pompe solaire, et l'impossibilité, pour votre interlocuteur de vous donner immédiatement un prix, quand lui pose la question classique : " je voudrais une pompe solaire, combien, ça coûte ?
Cette entrée en matière étant édictée nous allons pouvoir, maintenant nous occuper de nos modules solaires.
La principale des caractéristiques d'un module solaire photovoltaïque, c'est incontestablement sa puissance. Celle-ci s'exprime en Watts crête. (Wc) Le Watt crète est la puissance fournie par un module solaire, dans des conditions très précises d'éclairement (On a vu que la puissance délivrée par ce dernier variait en fonction de l'éclairement...) Ces conditions d'éclairement sont : une luminosité (Irradiance) de l'ordre de 1 KW par m², avec un spectre lumineux, dit AM1.5, qui reprend l'ensemble des fréquences lumineuses que l'on rencontre dans la lumière au niveau de la mer. Disons, pour résumer, un éclairement aussi voisin que possible de la lumière naturelle. Cette mesure correspond sensiblement à l'éclairement d'une belle journée du mois de juin, à Marseille, à Midi (solaire).
Notre première déduction, c'est la puissance crête du module solaire ne sera atteinte qu'en valeur de crête de l'ensoleillement, et très rarement dépassée.
Les puissances (Wc) des modules solaires actuellement commercialisées varient d'un constructeur à l'autre de quelques dixièmes de watts à plusieurs centaines. Le choix possible (et logique) est bien évidemment bien plus restreint et dépend principalement du type de pompe utilisée, et de l'adresse de l'ingénieur faisant le dimensionnement. Celui-ci ayant besoin d'une puissance définie par les paramètres de la pompe, il doit respecter une tension de fonctionnement minimum, il s'arrangera pour tomber au mieux, en respectant à la fois le débit désiré, tout en restant au minimum de prix. (Je ne puis là, m'empêcher de faire un aparté, à destination de certains bureaux d'études et de certains lanceur d'appels d'offres, peu (ou pas) au courant, et qui imposent des modules de type, puissance et nature, sans très bien comprendre l'erreur qu'ils commettent, et qui prouvent par là même la méconnaissance de leur travail !). Ces puissances, en pratique, vont varier entre 40 et 150Wc, voir les modules ou panneaux solaires, le plus souvent entre 50 et 75 watts crête.
Dans les pages suivantes vous trouverez les fiches techniques des modules solaires de 50 à 140Wc, il est évident qu'il y en bien d'autres.
Les modules solaires seront exposés au soleil (!), plein sud dans l'hémisphère nord et plein nord dans l'hémisphère sud. On veillera à ce qu'il n'y ait pas d'ombres portées (Toute ombre est une perte de rendement) et l'inclinaison devra être égale à la latitude du lieu de l'installation (Pour le maximum de débit annuel) ou de façon à recevoir le maximum de soleil à une saison donnée, pour obtenir le maximum d'eau en cette saison. Ils devront être installés correctement, solidement fixées sur des structures métalliques ou aluminium de préférence. Les boîtes de raccordement ,adaptées, correctement fermées, avec les presse-étoupes tournés de façon à ce que l'eau de pluie ne puisse pas les atteindre. Les sections de câbles seront respectées et enfin une clôture en bloquera l'accès. Attention aux ombres de la clôture sur les modules solaires ! Cette clôture est un gage de fiabilité, des centaines de pompes solaires sont en panne pour motif de câbles " bouffés " par des chèvres ou simplement arrachés par d'autres bipèdes, tout aussi nuisibles.
Les modules solaires actuels sont garantis 30 ans (certains), il est strictement nécessaire de faire des installations capables de durer autant !
La notion de puissance des modules solaires ne suffit pas, il faut encore que l'intensité de ceux-ci ne dépasse pas une valeur duemment spécifiée par la pompe définie, ainsi les pompes Grundfos SQ-flex n'acceptent pas plus de 7A. De ce fait, sur cette pompe, des modules de 150Wc (9.5A - 12V) seraient inadaptés et ce serait 41.25 W perdus par modules! Enfin les modules solaires sont fait pour fonctionner à une tension maximum spécifiée. (Maximum système voltage:) tension qu'on ne doit pas dépasser, au risque des pires ennuis! Hors nous savons que plus la tension s'élève (A puissance égale) plus l'intensité sera faible, d'où l'intérêt évident de travailler avec une tension maximum, afin de limiter l'intensité, donc la chute de tension dans les câbles élcrtiques, d'autant que ceux-ci atteignent très souvent des longueurs importantes. Bref, il sera certainement plus intéressant d'utiliser (Dans une pompe solaire de 700 W) 14 modules ou panneaux solaires de 50Wc (238V - 3.03A) que 7 modules de 100Wc ( 119V 6.06A) et 5 modules de 150 Wc (Inadaptés) (82.5 Volts, 9.4 A) Si dans le premier cas (Le moins cher et le plus rentable) un câble de 2.5mm² sera suffisant, il faudrait du 10 ou 16mm² dans le troisiéme cas, ou se contenter de 40% d'eau en moins!
Vendeur de pompe est un métier, il faut conseiller utilement les clients sur la pompe qui convient exactement à leurs besoins (Sinon consommation exgérée d'électricité due à un mauvais rendement (Merci pour la planète) Dans le cas d'une pompe solaire c'est deux métiers Il faut connaître parfaitement les pompes et le solaire photovoltaïque! Une pompe mal adaptée, coûte très cher, n'est pas fiable, et elle pompe moins d'eau (si elle fonctionne, ce qui est loin d'être toujours le cas!)
Pompes solaires 
