FNEBTP / CSNER FORMATION2011:
I N S T A L L AT I O N & M A I N T E N A C E D E S SYSTÈMES PV
Animateurs de la formation Rachid Mokni rachid%khadamet$net
Néji AMAIMIA Ingénieur en Chef en Energie neji$amaimia%action$com$tn
Formation sur les Systèmes hoto!olta"#ues
Formation sur les Systèmes de om&age hoto!olta"#ues
Dimensionnement d’un Système de pompage PV
'M()'g*c
Système de pompage PV Analyse des +esoins et des conditions d,e-&loitation
L’analyse des besoins et des conditions d’exploitation doit permettre de déterminer la puissance et le type de pompe choisie pour la situation donnée. •
rois aramètres techni ues doi"ent #tre estimés le lus récisément ossible afin d’obtenir l’é"aluation la plus exacte possible d’une pompe solaire$ %. la !uantité d’eau re!uise par &our' (. la disponibilité de l’eau' ). la ressource solaire. •
Système de pompage PV Analyse des +esoins et des conditions d,e-&loitation Estimation des +esoins d,eau$
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besoins humains$ La boisson' la cuisine' la lessi"e et la toilette *esoins animaux' besoins pour l’irrigation' besoins industriels'+
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, l-&our % l-&our ) l-&our •
Sur"ie /inimum admissible 0onditions de "ie normales en Afri!ue
Animau-
*1uf /outon' chè"re 0he"al 3ne 0hameau
2 l-&our , l-&our 2 l-&our ( l-&our ( l-&our 4réser"e de 5 &ours6
Irrigation
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0ultures maraichages
7 m)-&our-ha
Système de pompage PV Analyse des +esoins et des conditions d,e-&loitation Estimation des +esoins d,eau$
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rois normes pour le calcul des besoins en eau $ %. la norme relati"e 8 la !uantité minimale pour la sur"ie 9 (. l’ob&ectif actuel des organismes de financement $ ( l-&our-personne !ui n’inclut pas le bétail et le mara:chage 9 ). la !uantité minimale nécessaire au dé"eloppement économi!ue de ,l-&our-personne' incluant $ 20 l/jour/personne : pour les besoins personnels, 20 l/jour/personne : 0,5 tête de bétail par personne, 10 l/jour/personne : 2 m2 de maraîchage par personne.
Les normes ( et ) sont sou"ent sélectionnées comme ; hypothèse de base < et ; hypothèse d’amont< dans l’estimation des besoins en eau pour les programmes d’appro"isionnement en eau des "illages.
Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
Estimation de la charge$
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= 0hoisir ou définir la charge' c’est>8>dire déterminer le débit re!uis et la ?/. Débit $ déterminer les besoins &ournaliers en eau durant la période de besoin . d’exploitation 9 ?/$ mesurer le ni"eau stati!ue' le rabattement maximal' la hauteur du réser"oir et les pertes de charge dues 8 la tuyauterie. = Arr#ter la configuration du système 4type de pompe' moteur' etc.6. = 0hoisir la tension nominale 8 la sortie du générateur. = 0hoisir le genre de l’ onduleur et en estimer l’efficacité. = a&uster la charge aux fins d’optimisation de l’efficacité et la con"ertir Ah par &our.
Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue E-em&le d,analyse de la charge$ = .é+it Eau domestique •
Bamille ,
@b-Bam. %
litres-pers. (
otal 4m)6
Surface
m)-hect.
otal 4m)6
/0
Bétail Maraîchage
ype 'M(
@i". Stati!ue @s 4m6 %(
abatt. S 4m6 (2
@i". dynam. @d 4m6 )7
?aut. réser". ?r 4m6 )
Pert. tuyau. Pc 4C6 %C
?/ 4@d ?r6 4% Pc6 1234 m
Choi-5
Pompe immergée a"ec un moteur A0 selon les courbes fournies par le manufacturier' Efficacité de la pompe choisie$ près de ,, C' Efficacité du moteur A0$ en"iron 5 C au oint de fonctionnement nominal.
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Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
oF Eelec est habituellement exprimé en GHh
oF g = constante de la graité !",#1 m/s2$
I J la densité de l’eau 4% Gg-m)6 %p = en général le rendement des groupes motopompes est de &0' ( 2,C' selon le type de pompe et de moteur.
Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue E-em&le de choi- des modules $ = 'y&othèses5 •
Bonctionnement du système$ toute l’année' *esoins en eau$ constants durant toute l’année Ensoleillement le plus faible durant l’année$ 2'K Mh-mN-&our Pertes dues 8 la température et 8 la poussière$ (C otal de l’efficacité du groupe motopompe 4p6$ 22C.
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Choi- des modules5
ension d’entrée onduleur$ K 8 %, V' 0ourant entrée onduleur$ 5 A' Puissance du module photo"oltaO!ue$ , Hc ension de fonctionnement du module 8 70$ %2 V ension 8 "ide du module 8 0$ (% V 0ourant de court>circuit du module 8 70$ )'5 A
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Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
Eelec
Hh ( 77)
Ensoleil$
?eures ,
ertes
C (
cham&
Hc 7RK
(ension
V %
Intensité
Q R
Config$
SxP Rx(
La puissance du générateur sera donc 700 Wc composé de 14 modules de 50 Wc chacun, de ranches parall!les de 7 modules en série chacune
Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue •
oints im&ortants 6 considérer lors du choi- de la &om&e solaire5
Les pompes solaires tirent habituellement l’eau d’un puits ou d’un forage a"ec un faible débit. 0e débit peut #tre plus important !ue la capacité de la nappe 8 se régénérer et le ni"eau d’eau dynami!ue de la nappe baissera. L’orifice de la om e doit #tre suffisamment immer é afin d’#tre tou ours sous l’eau. Pour protéger la pompe' il faut mettre un interrupteur de ni"eau d’eau !ui stoppera la pompe si elle est au>dessus du ni"eau d’eau. = Le ni"eau d’eau peut aussi "arier selon les saisons et les années. Le degré de "ariation est difficile 8 prédire et dépend de certaines caractéristi!ues a!uifères et du rythme de pompage. 0ha!ue puits ou forage doit #tre testé a"ant d’installer la pompe afin de déterminer son ni"eau de tirage. •
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Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
= oints im&ortants 6 considérer lors du choi- de la &om&e solaire5 Afin d’augmenter le rendement de la pompe solaire fonctionnant au fil du soleil il est recommandé d’a&outer un adaptateur d’impédance 4maximum poMer point tracGing6. 0et adaptateur permettra 8 la pompe de fonctionner 8 son point de charge maximal en diminuant la tension et en augmentant l’intensité de sortie pro"enant du champ PV lors de faible ensoleillement. Le moteur d’une pompe solaire peut #tre un moteur D0 ou A0. Les D0 se branchent directement sur le champ photo"oltaO!ue et sont' en général' plus simples 8 utiliser !ue les moteurs A0. Les pompes D0 ont habituellement des balais de commutation !ui doi"ent #tre changés périodi!uement' ce !ui n’est pas facile pour les pompes immergées. 0ertains types de moteurs D0 sont 8 commutation électroni!ue et n’ont pas de balai. Les moteurs A0 re!uièrent l’emploi d’un onduleur pour leur fonctionnement photo"oltaO!ue. Les moteurs A0 ne re!uièrent prati!uement pas de maintenance et s’a"èrent sou"ent plus efficaces !ue les moteurs D0. •
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Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
= .imensionnement de la conduite d,eau5 Les pertes de charge occasionnées par la conduite d’eau entre la pompe et le réser"oir peu"ent #tre importantes si cette conduite est$ trop longue' trop étroite' ou si plusieurs coudes sont utilisés. •
Afin de minimiser les pertes' il faut installer le réser"oir le plus près possible et le relier le plus directement 8 la pompe. •
La largeur de la conduite doit #tre dimensionnée afin !ue' pour le débit demandé' la perte de charge exprimée en hauteur dynami!ue soit petite 4, C6 comparée 8 la hauteur géométri!ue totale. •
Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
= .imensionnement de la conduite d,eau5
Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
= .imensionnement du réser!oir d,eau5 Le réser"oir doit #tre dimensionné pour répondre le plus sou"ent seulement 8 la demande &ournalière. Le coTt du réser"oir' spécialement lors!u’il est suréle"é' et de la tuyauterie associée représente le deuxième élément le plus coTteux du système de pompage solaire. Une attention particulière doit #tre portée au dimensionnement et 8 la construction de ces ou"rages de génie ci"il. Un réser"oir 8 une hauteur de ( 8 ) mètres au maximum est normalement suffisant pour distribuer l’eau aux !uel!ues bornes>fontaines près du réser"oir d’eau. Lors!ue l’eau doit #tre distribuée sur une certaine distance' un réseau de tuyauterie doit #tre utilisé et le réser"oir de"ra #tre suffisamment éle"é pour créer une pression permettant de distribuer l’eau 8 la borne>fontaine la plus éloignée. •
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Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
= .imensionnement du réser!oir d,eau5 Le dimensionnement du réser"oir repose sur un certain nombre de facteurs !u’il faudra a"oir é"alués au préalable $ Vu !ue la pompe fonctionne au fil du soleil' le réser"oir doit pou"oir stocGer l’eau nécessaire pour la &ournée' ou au moins pou"oir stocGer l’eau fournie par la pompe lors!u’elle n’est pas sollicitée 9 Le réser"oir doit permettre une certaine autonomie durant les &ournées peu ensoleillées 9 Le réser"oir doit #tre suréle"é afin de desser"ir un besoin éloigné' la dimension du réser"oir de"ient alors criti!ue au ni"eau coTt. Le réser"oir le plus simple et le plus économi!ue énergéti!uement consiste en un réser"oir peu éle"é du sol' près de la pompe. Les utilisateurs doi"ent alors s’appro"isionner 8 un robinet placé près du réser"oir. •
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Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue Cour+es ty&i#ues de l,ensoleillement et des +esoins en eau
Système de pompage PV .imensionnement du système &hoto!olta"#ue
