Le Pompage solaire photovoltaïque

Dimanche 19 août 2012

Le développement économique se base sur la disponibilité de l’énergie, et ce ci, dans tous les pays du monde. L’importance de l’énergie et de l’eau s’accroît avec le progrès technologique, l’industrialisation et le besoin de confort moderne.

On mesure l’augmentation de la qualité de vie et la création de richesse par l’augmentation de la production d’énergie.

Cette production d’énergie ramenée au nombre d’habitants est un excellent indicateur, permettant de mesurer les écarts de développement entre les différentes régions du monde.

L’Amérique du nord est la région où l’on produit le plus d’énergie électrique avec 14970 kWh /habitant soit dix fois plus qu’en Afrique du nord (1423 kWh/habitant) et trente fois plus qu’en Afrique subsaharienne (495 kWh/habitant).

Par ailleurs, les pays en voie de développement auront besoin de plus en plus d’énergie pour mener à bien leur développement.

L’approvisionnement en énergie électrique dans les régions rurales isolées reste un problème crucial dans les pays en voie de développement.

Pour permettre une amélioration de la qualité de vie dans les régions rurales et arides, la présence d’un système photovoltaïque peut permettre l’accès à l’eau.

Les systèmes de pompage photovoltaïque apparaissent comme l’une des applications solaires prometteuse.

L’utilisation de cette énergie solaire photovoltaïque reste la solution idéale pour ces régions arides et permet ainsi l’alimentation en eau et l’autosuffisance agricole.

Généralement, un système de pompage photovoltaïque est composé d’un générateur photovoltaïque, un groupe moteur-pompe, une tuyauterie et des accessoires et comme option, un système de conditionnement de puissance, de réservoir d’eau, des batteries et de l’équipement de régulation et contrôle.

Conditionnement de puissance

Un générateur photovoltaïque délivre une puissance qui est fonction des conditions métrologiques et de son utilisation.

Pour un éclairement donné, le maximum de la puissance électrique fournie se situe au point de fonctionnement, près du coude de la caractéristique courant-tension du générateur photovoltaïque qui définit également la charge optimale.

Le conditionnement de puissance assure le transfert optimal d’énergie entre la source d’énergie et la charge à alimenter. Il dépend de la configuration du système.

Configurations du groupe moteur-pompe
- Ensemble moteur-pompe immergé.
- Ensemble moteur-pompe flottant (pompe de surface).
- Ensemble moteur-pompe en superficie.

Chaque configuration est utilisée en fonction du débit demandé pour une hauteur manométrique donnée. En général, les pompes immergées sont utilisées dans des puits ou forages profonds de petits diamètres. Cependant, les pompes flottantes sont installées dans des puits, lacs ou puits de grands diamètres.

Moteurs à courant continu

Le choix d’un moteur à courant continu est intéressant, dû au fait que le générateur photovoltaïque génère un courant continu et ne nécessite pas un onduleur. Jusqu’à maintenant, ils sont utilisés pour des applications de pompage pour de faibles puissances.

Moteurs à courant alternatif

Les avantages du moteur à courant alternatif sont la robustesse, la faible maintenance et son faible coût.

Cependant, il nécessite un onduleur. Ce moteur est utilisé principalement pour des applications de grandes puissances.

Pompes volumétriques

Les pompes volumétriques sont utilisées pour des hauteurs manométriques élevées avec de faibles débits. Elles ont un rendement d’eau quasi indépendant de la hauteur, mais elles nécessitent de grands courants de démarrage.

Pompes dynamiques

Les pompes dynamiques ajoutent simplement de la quantité de mouvement au fluide à l’aide de palettes ou ailettes giratoires.

Les plus utilisées dans les applications de pompage sont les pompes centrifuges. Il est à noter que pour chaque type de pompe, il existe un seuil d’éclairement en dessous duquel la pompe ne fonctionne pas. Ces seuils sont obtenus au lever et au coucher du soleil et éventuellement durant les jours nuageux ou partiellement nuageux.

Stockage

Le stockage permet de satisfaire les besoins de pompage d’eau malgré le caractère aléatoire et discontinu de l’énergie solaire (rythme jour/nuit, variation en fonction des heures du jour).

Le stockage peut se faire de deux manières : par stockage d’énergie électrique ou par stockage d’eau.

Le stockage électrochimique

S’il est nécessaire de stocker l’énergie produite par le générateur PV, un parc de batteries est introduit. La gestion de ce parc se fait alors via un régulateur. Celui-ci se charge de protéger les batteries contre les surcharges et les décharges profondes, nocives à leur durée de vies.

Le régulateur assure la charge du parc de batteries lorsque l’ensoleillement le permet et alimente l’utilisation dés que nécessaire. Un tel stockage permet, d’une part de pallier aux alternances jour-nuit, ainsi qu’à plusieurs jours consécutifs de mauvaises conditions météorologiques.

Le stockage électrochimique peut être utilisé pour alimenter le groupe moto pompe en l’absence d’éclairement solaire (heures nocturnes ou présence de nuages), dans certains cas pour fixer la tension de fonctionnement et dans d’autres pour démarrer la pompe avec un faible éclairement.

Le stockage d’eau

A des rares exceptions près, les pompes solaires fonctionnent au fil du soleil. Les appareils consommateurs d’énergie électrique sont directement raccordés aux générateurs PV, sans aucun stockage intermédiaire d’énergie électrique.

L’absence de stockage d’énergie implique un pompage durant la journée uniquement. L’eau est alors stockée dans un réservoir puis consommée en fonction des besoins.

Gherbi Djoudi Akila, Chargée de Recherche, CDER

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