Système de Pompage Solaire

Introduction L’eau joue un rôle important dans le développement de n’importe quel pays. La qualité de la vie dans tous les pays dépend fortement de la quantité et de la qualité des ressources en eau disponibles dans ce pays. On estime qu’une moyenne de cinq litres d’eau douce par personne et par jour est nécessaire. Bien qu’une grande quantité d’eau de haute qualité soit présente dans le monde, elle n’est souvent pas disponible aux endroits où elle peut être facilement utilisée. Cela soulève le besoin de pomper de l’eau de haute qualité de sa source aux endroits où elle est en demande. À cet effet, les pompes à eau sont utilisées depuis des décennies. La majorité des pompes à eau disponibles dans le commerce fonctionnent à l’électricité ou au diesel. L’électricité produite principalement par la combustion de combustibles fossiles fournis par les réseaux nationaux. Cela posait un problème pour l’approvisionnement en eau des régions éloignées qui ne peuvent pas être connectées directement à une station de réseau nationale. De plus, avec la prise de conscience des impacts négatifs de la combustion de combustibles fossiles sur l’environnement, les chercheurs se sont concentrés sur le développement des systèmes autonomes de pompage de l’eau qui pourraient être alimentés par des sources d’énergie renouvelables [82]. Plusieurs sources d’énergie renouvelables peuvent être utilisées pour le pompage de l’eau. Cependant, l’énergie PV s’est avérée être la meilleure. L’énergie solaire a été prouvée d’avoir une relation directe entre sa disponibilité et la demande en eau. L’intensité solaire est élevée dans de nombreux endroits où le réseau électrique est éloigne. Les panneaux PV utilisent l’énergie solaire pour produire directement de l’électricité qui pourrait être utilisée pour alimenter les pompes à eau électriques. Au cours des dernières années, les chercheurs se sont concentrés sur le développement de systèmes de pompage d’eau efficaces. Ces systèmes ont prouvé leur fiabilité même dans des conditions météorologiques difficiles [83]. Ce chapitre présente une étude sur le pompage d’eau photovoltaïque dans les zones arides. 

Système de pompage PV basés sur le moteur à courant continu

Les systèmes de pompage d’eau photovoltaïque sont généralement constitués : des modules PV, des batteries, un moteur à courant continu (MCC), une pompe à eau, un contrôleur et un réservoir [84][85]. Il existe deux configurations de systèmes de pompage PV basés sur un MCC. Dans le premier système (Figure.4.1) le moteur pourrait être connecté directement au générateur PV [86]. Panneau PV MCC Pompe Centrifuge Figure 4.1 – Système de pompage d’eau photovoltaïque sans convertisseur MPPT. Le deuxième système comprend un générateur PV alimentant un MCC via un convertisseur DC-DC qui force le système à fonctionner dans le MPP (Figure.4.2) [87][88][89]. Chapitre 4. Système de Pompage Solaire 82 Convertisseur DC/DC Panneau PV Commande MPPT Signale de commande MCC Pompe Centrifuge Vpv Ipv Figure 4.2 – Système de pompage d’eau photovoltaïque avec convertisseur MPPT.

Les Principaux types de pompes

La pompe est un dispositif mécanique généralement utilisé pour élever des liquides d’un niveau inférieur à un niveau supérieur. Ceci est réalisé en créant une basse pression à l’entrée et une haute pression à la sortie de la pompe. En raison de la faible pression d’entrée, le liquide monte d’où il est disponible et la pression de sortie élevée le force là où il doit être stocké ou fourni. Cependant, le travail doit être effectué par un moteur principal pour lui permettre de transmettre de l’énergie mécanique au liquide qui se transforme finalement en énergie de pression [90][91][92]. Deux types de pompes sont couramment utilisés pour les applications de pompage d’eau : volumétriques et centrifuge. Les pompes centrifuges et volumétriques peuvent être classées en deux catégories : celles qui ont des moteurs montés en surface et celles qui sont immergées dans l’eau. 

Les Pompes centrifuges

Les pompes centrifuges (Figure. 4.3) mettent en œuvre l‘énergie développée par une roue tournant a grande vitesse [93]. L‘eau aspirée au centre de la roue est projetée à la périphérie dans le corps de pompe oú l’énergie communiquée à Chapitre 4. Système de Pompage Solaire 83 l’eau est transformée en hauteur manométrique, c’est-a-dire en pression [94]. La dépression créée à l’orifice d’aspiration assure l’arrivée continue de l’eau sous réserve que les conditions d’alimentation soient suffisantes [95][96]. Figure 4.3 – Pompe centrifuge. Une pompe centrifuge classique fournit un procédé très efficace pour déplacer des fluides de grand volume, typiquement avec une viscosité faible ou moyenne jusqu’à des petites particules, bien que les modèles soient disponibles pour la manipulation de fluides plus difficiles.

Les éléments essentiels d’une pompe centrifuge

Les pompes centrifuges sont composées d’une roue à aubes qui tourne autour de son axe [99], d’un stator constitué au centre d’un distributeur qui dirige le fluide de manière adéquate à l’entrée de la roue, et d’un collecteur en forme de spirale disposé en sortie de la roue appelé volute [100] Figure. 4.4. • la roue à aubes, partie tournante de la pompe ; • le distributeur, toujours axial (débouchant au centre de la roue à aubes) ; • le collecteur, toujours tangentiel et de section croissante, pour transformer l’énergie cinétique en énergie de pression