Quatre applications principales des pompes à eau solaires : un guide pratique

On décrit souvent les pompes à eau solaires de façon très simple : elles utilisent l’énergie solaire pour pomper l’eau. C’est globalement vrai, mais lorsqu’on passe à l’action, les choses sont un peu plus complexes.

Un système de pompage solaire destiné à l'eau potable diffère de celui utilisé pour l'irrigation agricole. Un système d'abreuvement du bétail a ses propres exigences, tandis que le traitement de l'eau peut nécessiter une pression stable, une résistance à la corrosion et une durée de fonctionnement prolongée.

Il n'existe donc pas de pompe à eau solaire unique adaptée à tous les projets.

Cet article présente quatre applications courantes des pompes solaires : l’approvisionnement en eau potable, l’irrigation agricole, l’abreuvement du bétail et le traitement de l’eau. Nous aborderons également les critères essentiels à prendre en compte lors du choix d’une pompe solaire.

Scénario 1 : Pompes à eau solaires pour l’approvisionnement en eau potable

Pour de nombreux villages isolés, foyers et îles, l'accès fiable à l'eau potable demeure un défi. Ces lieux peuvent disposer d'une source d'eau souterraine adéquate, mais d'aucun réseau électrique fiable à proximité.

C'est là qu'une pompe à eau solaire peut s'avérer utile.

Une pompe solaire peut utiliser l'électricité produite par des panneaux solaires pour pomper l'eau d'un forage, d'un puits profond, d'une rivière, d'un lac ou de toute autre source appropriée vers un réservoir de stockage. Il n'est plus nécessaire de transporter du gazole sur place tous les deux ou trois jours, et le système peut continuer à fonctionner même en cas de coupure de courant.

Pour les projets d'approvisionnement en eau dans des régions éloignées, cela peut faire une grande différence.

Trois applications typiques

1. Alimentation en eau domestique

Pour une habitation non raccordée au réseau électrique, un petit système de pompage d'eau solaire peut fournir l'eau potable, l'eau pour cuisiner, se laver et pour les besoins domestiques courants. Le faible niveau sonore est un autre avantage, notamment comparé à un groupe électrogène diesel installé à proximité de la maison.

2. Approvisionnement en eau des villages et des communautés

Pour un village ou une petite communauté, le système est généralement plus important. L'eau est pompée d'un puits ou d'une autre source vers un réservoir de stockage, puis distribuée aux différents usagers. Dans les régions ensoleillées, l'énergie solaire peut réduire les coûts d'exploitation à long terme du système d'approvisionnement en eau.

3. Projets de services d'eau en régions éloignées

Les pompes à eau solaires peuvent également être utilisées lorsque les services de distribution d'eau doivent étendre leurs services aux communautés isolées. Au lieu de construire une infrastructure de réseau coûteuse ou de dépendre entièrement de générateurs diesel, le pompage solaire peut être envisagé comme une composante d'un système d'approvisionnement en eau autonome.

Quels éléments faut-il prendre en compte ?

Question clé	Pourquoi c'est important
Quelle est la source de l'eau ?	Détermine le type de pompe
Quel est le diamètre du puits ?	Détermine la taille appropriée de la pompe submersible
Quel est le niveau d'eau dynamique ?	Affecte la tête totale
Quelle est la hauteur du réservoir de stockage ?	Ajoute à l'en-tête requis
À quelle distance se trouve le réservoir du puits ?	Génère des pertes de charge par frottement dans les tuyaux
De quelle quantité d'eau a-t-on besoin ?	Détermine le débit de la pompe
L'eau est-elle potable ?	Détermine les besoins en matériaux
A-t-on besoin d'eau la nuit ?	Peut nécessiter un stockage ou un fonctionnement hybride AC/DC

 

Pour l'eau potable, le choix des matériaux est également important. L'acier inoxydable et d'autres matériaux adaptés au contact alimentaire peuvent être requis selon la réglementation locale et la qualité de l'eau.

Exemple de sélection d'une pompe à eau solaire

Prenons par exemple un projet au Kenya :

• Diamètre du puits : 120 mm
• Niveau d'eau dynamique : 50 m
• Hauteur du réservoir : 10 m
• Distance horizontale : 40 m
• Débit requis : 6 m³/h
• Approvisionnement en eau nocturne requis

Une solution possible est la ZRI Z4PC9-125-300-2200-A/D, une pompe à eau solaire hybride AC/DC de 4 pouces.

La performance de référence est d'environ 6,9 m³/h à une hauteur de chute de 64 m.

Bien entendu, il ne s'agit que d'un exemple. Le choix de la pompe doit se baser sur sa courbe caractéristique complète, le diamètre de la tuyauterie, les pertes de charge, les caractéristiques de la source d'eau et les données spécifiques au site.

Scénario 2 : Pompes à eau solaires pour l’irrigation agricole

L'irrigation agricole est probablement l'application à laquelle la plupart des gens pensent lorsqu'ils entendent « pompe à eau solaire ».

Et il y a une bonne raison à cela.

De nombreuses exploitations agricoles sont situées loin du réseau électrique. Le raccordement électrique d'un champ isolé peut s'avérer coûteux, tandis que le pompage du diesel implique pour l'agriculteur de devoir gérer en permanence les coûts du carburant, le transport, l'entretien du moteur et, parfois, l'instabilité de l'approvisionnement.

L'énergie solaire offre une autre option.

Pendant la saison d'irrigation, l'ensoleillement est généralement abondant. Souvent, la période où les cultures ont le plus besoin d'eau coïncide avec celle où le rayonnement solaire est le plus fort.

L'irrigation solaire constitue donc une combinaison assez naturelle.

Pourquoi les pompes solaires sont-elles efficaces pour l'irrigation ?

• Les terres agricoles sont souvent éloignées du réseau électrique.
  • L’extension du réseau peut s’avérer coûteuse.
  • Le carburant diesel peut représenter un coût d'exploitation important.
  • L'énergie solaire est disponible pendant la journée.
  • Les contrôleurs automatiques peuvent réduire les interventions manuelles.
  • Les réservoirs d'eau permettent de stocker l'eau pour une utilisation après le coucher du soleil.

Une pompe d'irrigation solaire n'a pas forcément besoin d'acheminer l'eau directement aux cultures. Dans de nombreux projets, il est en réalité préférable de pomper l'eau dans un réservoir de stockage au préalable.

Trois méthodes d'irrigation courantes

Méthode d'irrigation	Efficacité typique de l'eau	Compatibilité solaire
Irrigation goutte à goutte	95 % et plus	★★★★★
Irrigation par aspersion	70 à 80 %	★★★★
Irrigation de surface	50 à 60 %	★★★

 

L'irrigation goutte à goutte est particulièrement intéressante pour le pompage solaire. L'eau est distribuée au plus près des racines, ce qui contribue à réduire l'évaporation et le ruissellement. De plus, et c'est un point important, le programme d'irrigation n'a pas besoin de suivre exactement le programme de pompage solaire si un réservoir de stockage d'eau est utilisé.

En termes simples : pomper l'eau pendant la journée → stocker l'eau → irriguer en cas de besoin.

Quatre étapes fondamentales pour la conception d'un système d'irrigation solaire

Étape 1 : Calculer la demande en eau

Besoins journaliers en eau = Surface irriguée × Besoins en eau de la culture. Le calcul précis doit également tenir compte du type de culture, du climat, du sol, de la méthode d'irrigation et de l'évapotranspiration locale.

Étape 2 : Calculer le nombre total de têtes

Hauteur manométrique totale = Hauteur de levage verticale + Pertes de charge dans la conduite + Pression requise

Étape 3 : Sélectionner la pompe d'irrigation solaire

La pompe doit fournir le débit requis à la hauteur manométrique calculée. Ne choisissez pas une pompe uniquement en fonction de la puissance nominale de son moteur (en kW). La courbe de performance de la pompe est plus pertinente.

Étape 4 : Configurer les panneaux solaires

Le champ photovoltaïque doit fournir suffisamment d'énergie pour la pompe et le contrôleur, tout en tenant compte des pertes du système et des variations des conditions solaires.

Options de pompes solaires ZRI pour l'irrigation

Série	Type de pompe	Application typique
S3SS	Pompe submersible à vis de 3 pouces	Hauteur de chute plus élevée, débit plus faible
S3PC	Pompe centrifuge de 3 pouces	Projets économiques à débit moyen
S4PC	pompe centrifuge de 4 pouces	exigences de débit plus importantes
S3SC / S4SC	turbine submersible en acier inoxydable	Conditions d'eau plus exigeantes

 

Le choix final dépendra toujours du diamètre du puits, de la qualité de l'eau, du débit requis, de la hauteur de chute et des conditions d'ensoleillement.

Scénario 3 : Pompes à eau solaires pour l'abreuvement du bétail

Le bétail a besoin d'eau tous les jours, qu'il y ait ou non du courant électrique.

Cela paraît évident, mais cela devient un véritable problème lorsque les élevages de bétail, les ranchs ou les zones de pâturage sont situés à plusieurs kilomètres de la source d'alimentation électrique la plus proche.

Un système d'abreuvement solaire pour le bétail peut pomper automatiquement l'eau souterraine dans un réservoir ou un abreuvoir, rendant ainsi l'eau disponible dans des zones de pâturage plus isolées.

Trois changements que les pompes solaires peuvent apporter à l'élevage

1. Réduction des coûts énergétiques à long terme

L'énergie solaire est gratuite après l'installation initiale du système. Comparée à une pompe diesel qui consomme du carburant quotidiennement, une pompe solaire permet de réduire considérablement les dépenses énergétiques courantes.

2. Une gestion des pâturages plus flexible

L'eau ne doit pas nécessairement être disponible uniquement à proximité des bâtiments principaux de la ferme. Grâce à des réservoirs d'eau bien placés, le bétail peut être déplacé vers des pâturages plus éloignés. Ceci favorise la rotation des pâturages et contribue à éviter une pression excessive sur une seule parcelle.

3. Un approvisionnement en eau plus fiable

Les exploitations agricoles isolées peuvent subir des coupures de courant fréquentes ou une alimentation électrique instable. Un système de pompage solaire bien conçu fonctionne de manière autonome, indépendamment du réseau électrique. Ceci est particulièrement utile pendant les périodes de fortes chaleurs, lorsque les animaux consomment davantage d'eau.

Étape 1 : Calculer les besoins quotidiens en eau du bétail

Besoins quotidiens en eau = Nombre d'animaux × Besoins quotidiens en eau par animal

Bétail	Apport hydrique quotidien approximatif
bovins adultes	40 à 100 L/jour/personne
Cheval adulte	30 à 50 L/jour/personne
Mouton	4 à 12 L/jour/personne
Cochons	10 à 25 L/jour/personne
Volaille	0,2 à 0,5 L/jour/personne

 

La consommation réelle varie en fonction de la température, de la taille de l'animal, de l'alimentation, du stade de production et d'autres conditions.

Exemple d'abreuvement du bétail

Supposons qu'une ferme possède :
• 100 bovins × 70 L/jour
• 500 moutons × 8 L/jour

Le total est :
100 × 70 + 500 × 8 = 11 000 L/jour

La ferme a donc besoin d'environ 11 m³/jour.

Si le lieu bénéficie d'environ cinq heures d'ensoleillement optimal :
11 ÷ 5 = 2,2 m³/h

On peut donc envisager un débit préliminaire de la pompe d'environ 2,2 m³/h. Mais là encore, la pompe doit également assurer la hauteur manométrique requise. Le débit seul ne suffit pas.

Points importants concernant l'abreuvement solaire du bétail

Considération	Détails
stockage d'eau	Il est recommandé de conserver les réserves d'eau importantes pendant 2 à 3 jours.
Contrôle automatique	Les vannes à flotteur, les capteurs de niveau d'eau et les régulateurs peuvent réduire les interventions manuelles.
protection contre le froid	Protéger les canalisations contre le gel dans les régions froides
protection des sources d'eau	Réduire la contamination et protéger le matériel exposé des animaux
Sauvegarde	Pour les exploitations agricoles critiques, on peut envisager l'utilisation de batteries, du réseau électrique ou d'un générateur auxiliaire.

 

Scénario 4 : Pompes à eau solaires pour le traitement de l’eau

Le traitement de l'eau est quelque peu différent de l'irrigation agricole ou de l'abreuvement du bétail.

La pompe ne se contente pas de déplacer l'eau d'un point A à un point B. Elle peut devoir fonctionner de concert avec des équipements de filtration, des membranes, des systèmes de pression, des systèmes de dosage chimique et d'autres équipements de traitement.

De ce fait, le choix de la pompe devient plus spécifique.

Quelles sont les fonctions requises pour une pompe solaire dans le traitement de l'eau ?

• résistance à la corrosion chimique
  • Débit et pression stables
  • Compatibilité avec les équipements de filtration
  • Compatibilité avec les systèmes d'osmose inverse ou d'ultrafiltration
  • Longues heures d'ouverture
  • Matériaux de pompe et de joint appropriés

Par exemple, l'eau contenant du chlore ou certains produits chimiques acides et alcalins peut nécessiter des matériaux résistants à la corrosion.

Pour les procédés nécessitant un fonctionnement long ou continu, un système de pompe à eau solaire hybride AC/DC peut s'avérer utile. L'énergie solaire peut constituer la source d'énergie principale lorsqu'elle est disponible, tandis que l'alimentation secteur peut prendre le relais en cas d'insuffisance de production solaire.

La gamme d'onduleurs pour pompes solaires de ZRI comprend des solutions d'environ 4 kW à 160 kW, offrant des options pour différents traitements de l'eau et des projets de pompage de plus grande envergure.

Autres applications des pompes à eau solaires/h2>

Les quatre scénarios ci-dessus représentent les principales applications, mais les pompes à eau solaires ne se limitent pas à celles-ci.

Aménagements aquatiques des parcs et des paysages

Les pompes solaires permettent de faire circuler l'eau dans les fontaines, les bassins et les aménagements paysagers. Leur faible coût d'utilisation et leur fonctionnement silencieux sont particulièrement avantageux pour les parcs publics et les espaces verts.

Circulation de la piscine

Les pompes solaires pour piscine permettent de faire circuler l'eau de la piscine pendant la journée et de réduire la dépendance à l'électricité conventionnelle.

Drainage du chantier

Pour les chantiers temporaires sans accès facile au réseau électrique, les pompes solaires peuvent constituer une solution de drainage relativement simple.

Contrôle de la désertification

Dans les régions arides, les systèmes de pompage solaire peuvent fournir de l'eau pour l'irrigation de la végétation et les projets de fixation du sable.

Guide rapide de sélection des pompes à eau solaires

Application	Type de pompe courant	Priorité principale	Conduire
Eau potable	submersible	Qualité de l'eau, hauteur de chute, débit	Hybride CC/CA/CC
Irrigation	Submersible / centrifuge	Débit, hauteur manométrique, efficacité	CC / CA/CC
Bétail	Submersible / surface	Fiabilité, stockage	CC / CA/CC
Traitement de l'eau	Centrifuge	Pression, matériaux	Hybride AC/DC

 

Il n'existe pas de « meilleure pompe à eau solaire » universelle. La meilleure pompe est celle qui correspond aux conditions de fonctionnement réelles.

Comment choisir la pompe à eau solaire adaptée ?

Avant de demander un devis à un fournisseur, il est utile de préparer plusieurs paramètres de base :

1. Source d'eau
2. Diamètre du puits
3. Niveau d'eau statique et dynamique
4. Débit requis
5. Levée verticale totale
6. Longueur et diamètre du tuyau
7. Pression requise
8. Qualité de l'eau
9. Demande quotidienne en eau
10. Rayonnement solaire disponible
11. Heures d'ouverture requises
12. Disponibilité des réserves d'eau
13. Nécessité d'une alimentation de secours en courant alternatif

Le plus important est de fournir les valeurs réelles de débit et de hauteur manométrique requises.

Par exemple, dire « J’ai besoin d’une pompe solaire de 2 kW » ne suffit généralement pas.

Une meilleure question serait :

Source d'eau : forage
Diamètre du puits : 4 pouces
Niveau d'eau : 50 m
Hauteur du réservoir : 10 m
Longueur du tuyau : 100 m
Débit requis : 5 m³/h

Grâce à ces informations, un fournisseur peut formuler une recommandation de pompe beaucoup plus pertinente.

Questions fréquentes sur les pompes à eau solaires

1. À quoi servent principalement les pompes à eau solaires ?

Les pompes à eau solaires sont couramment utilisées pour l'approvisionnement en eau potable, l'irrigation agricole, l'abreuvement du bétail, le pompage des eaux souterraines, le traitement de l'eau, les piscines, le drainage et les projets d'adduction d'eau dans des zones isolées. La taille du système et le type de pompe dépendent du débit requis, de la hauteur de refoulement, de la source d'eau et de l'application.

2. Une pompe à eau solaire peut-elle fonctionner la nuit ?

Oui, mais la pompe nécessite une source d'énergie supplémentaire ou une solution de stockage d'eau. La solution la plus courante consiste à pomper l'eau dans un réservoir pendant la journée et à l'utiliser la nuit. Un système hybride AC/DC ou un stockage par batterie peuvent également être utilisés lorsque le pompage nocturne est nécessaire.

3. Comment choisir la bonne pompe à eau solaire ?

Les principaux paramètres sont le débit, la hauteur manométrique totale, la source d'eau, le diamètre du puits, la qualité de l'eau et la durée de fonctionnement. La puissance de la pompe seule ne doit pas servir de critère de sélection. La courbe débit-hauteur manométrique de la pompe doit correspondre aux exigences du projet.

4. Les pompes à eau solaires conviennent-elles à l'irrigation agricole ?

Oui. L'irrigation agricole est l'une des applications les plus courantes du pompage solaire. Les pompes d'irrigation solaires sont particulièrement adaptées aux exploitations agricoles situées dans des zones reculées où l'électricité du réseau est chère ou inexistante.

5. Les pompes solaires peuvent-elles être utilisées pour l'abreuvement du bétail ?

Oui. Un système d'abreuvement solaire pour le bétail peut pomper l'eau de puits ou d'autres sources vers des réservoirs et des abreuvoirs. Un réservoir d'eau de capacité suffisante est recommandé, car le bétail a besoin d'eau même par temps nuageux ou la nuit.

6. Les pompes à eau solaires ont-elles besoin de batteries ?

Pas nécessairement. De nombreux systèmes de pompage solaire n'utilisent pas de batteries. Ils pompent l'eau dans un réservoir de stockage pendant les heures d'ensoleillement. Le stockage de l'eau est souvent plus économique que le stockage d'électricité par batterie pour les applications de pompage.

7. Que se passe-t-il lorsqu'il n'y a pas de soleil ?

Le débit de la pompe diminue lorsque l'ensoleillement est faible. Un système bien conçu peut atténuer ce problème grâce au stockage d'eau, à un champ photovoltaïque plus important, à une alimentation hybride AC/DC ou à des batteries de secours, selon les besoins du projet.

8. Les pompes à eau solaires peuvent-elles traiter l'eau sableuse ?

Certaines pompes sont plus adaptées que d'autres aux eaux contenant du sable ou d'autres particules. Pour les puits dont l'eau est sableuse, il convient de prendre en compte le matériau de la pompe, la conception de la roue, la résistance à l'usure et le système de filtration avant de choisir un modèle.

9. Les pompes à eau solaires sont-elles chères ?

L'investissement initial peut être plus élevé que pour une pompe conventionnelle de base, car le système peut inclure des panneaux solaires, un contrôleur, des structures de montage et d'autres composants. Cependant, le pompage solaire permet de réduire les coûts de carburant et d'électricité sur toute la durée de vie du système, notamment dans les zones isolées.

10. Quelles informations dois-je fournir lors de ma demande de devis pour une pompe solaire ?

Veuillez au minimum indiquer la source d'eau, le diamètre du puits, le niveau d'eau, le débit requis, la hauteur manométrique totale, la longueur de la conduite, la consommation d'eau journalière et l'application. Plus les informations relatives au projet seront précises, plus la recommandation concernant la pompe solaire sera pertinente.

Conclusion

Les pompes à eau solaires ne sont pas un simple produit « universel ».

En matière d'eau potable, la qualité de l'eau et la fiabilité de l'approvisionnement sont généralement les premières préoccupations.

Pour l'irrigation agricole, le débit, la hauteur de chute, l'efficacité de l'irrigation et le stockage de l'eau sont des facteurs plus importants.

Pour l'abreuvement du bétail, la fiabilité, l'automatisation et la capacité de stockage deviennent particulièrement importantes.

Pour le traitement de l'eau, la pression, la compatibilité des matériaux, la résistance à la corrosion et la stabilité de fonctionnement nécessitent une attention particulière.

C’est pourquoi le choix d’une pompe à eau solaire doit toujours se baser sur l’application et les conditions du site, plutôt que de choisir une pompe simplement en fonction de la puissance du moteur.

ZRI propose une gamme de solutions de pompage d'eau solaire couvrant différentes applications, notamment des pompes de 3 à 8 pouces, des pompes solaires CC basse consommation et des systèmes de pompage solaire hybrides CA/CC.

Si vous travaillez sur un projet de pompage d'eau solaire, vous pouvez nous communiquer les informations relatives à la source d'eau, au diamètre du puits, au niveau d'eau, au débit requis, à la hauteur de refoulement et aux besoins journaliers en eau. Ces détails suffisent généralement pour commencer à discuter d'une solution adaptée.

Courriel : ula@zripump.com
Téléphone : +86 16605763305