Vulgarisation scientifique | Introduction aux pompes photovoltaïques

Le système de pompage solaire, également appelé pompe photovoltaïque, est un système d'élévation d'eau utilisant l'électricité produite par un générateur photovoltaïque pour actionner une pompe. Ce système se compose principalement d'un générateur photovoltaïque, d'un onduleur solaire et d'une pompe à eau. Système optoélectromécanique intégré, il a connu un développement rapide ces dernières années et représente aujourd'hui la solution d'approvisionnement en eau la plus intéressante dans les régions ensoleillées du monde, notamment dans les zones reculées non électrifiées.

I. Composition du système :
1. Panneau photovoltaïque : également connu sous le nom de modules de cellules solaires, convertit principalement l'énergie lumineuse du soleil en électricité, pour alimenter le moteur de la pompe de charge et fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement.
2. Onduleur ou contrôleur de pompage solaire : le fonctionnement du contrôle et de la régulation de la pompe solaire, avec le champ solaire émis par l'énergie électrique pour entraîner la pompe, et en fonction du changement d'intensité du soleil, ajustement en temps réel de la fréquence de sortie, de sorte que la puissance de sortie soit proche de la puissance maximale du champ de batteries solaires.
3. Pompe : généralement, les pompes servent à soulever, transporter ou augmenter la pression d'un liquide, c'est-à-dire à transformer l'énergie mécanique du moteur principal en énergie liquide, afin d'atteindre l'objectif du pompage de liquides.

2. Processus opérationnel :
L'énergie générée par les cellules solaires est utilisée pour entraîner un moteur à courant continu, à aimant permanent, sans balais, sans capteur, à rotor fixe et double étanchéité plastique, ou un moteur à induction à haut rendement ou un moteur à réluctance commutée à grande vitesse, afin d'entraîner une pompe à eau à haut rendement grâce à des dispositifs de suivi, de conversion et de contrôle du point de puissance maximale, qui peuvent remonter l'eau de la surface profonde jusqu'au sol pour l'irrigation des terres agricoles ou l'approvisionnement en eau potable pour les humains et les animaux.

III. Classification :
1Pompe à eau solaire CC sans balais (type moteur) :
La pompe à courant continu sans balais est composée d'un moteur à courant continu sans balais et d'une turbine. L'arbre du moteur est relié à la turbine ; un espace subsiste entre le stator et le rotor de la pompe, et l'eau peut pénétrer dans le moteur pendant une période prolongée, augmentant ainsi le risque de surchauffe.
Avantages : le moteur CC sans balais est standardisé, il existe des fabricants spécialisés pour la production en série, coût relativement bas, rendement élevé.

2. Pompe à eau solaire à isolation magnétique CC sans balais :
La pompe CC sans balais utilise des composants électroniques pour inverser le sens de rotation, sans avoir recours à des balais de carbone. Elle utilise un arbre en céramique haute performance résistant à l'usure et une bague en céramique, cette dernière étant moulée par injection, et l'aimant étant constitué d'un seul bloc pour éviter l'usure, ce qui augmente considérablement la durée de vie de la pompe magnétique CC sans balais.
La pompe à isolation magnétique est composée d'un stator et d'un rotor parfaitement isolés. Le stator et le circuit imprimé sont enrobés de résine époxy, garantissant une étanchéité totale. Le rotor est constitué d'un aimant permanent et le corps de pompe est fabriqué à partir de matériaux écologiques. La pompe se caractérise par un faible niveau sonore, un encombrement réduit et des performances stables. Différents paramètres peuvent être ajustés via le bobinage du stator, permettant un fonctionnement sur une large plage de tensions.
Avantages : Longue durée de vie, faible niveau sonore (jusqu’à 35 dB), convient à la circulation d’eau chaude. Le stator et le circuit imprimé du moteur sont scellés dans un pot en résine époxy et totalement isolés du rotor, ce qui permet une installation sous-marine et une étanchéité parfaite. L’arbre de la pompe est en céramique haute performance, offrant une grande précision et une excellente résistance aux chocs.

3. La pompe à courant alternatif triphasé est entraînée par le moteur à courant alternatif triphasé.
Contrairement à un système à courant continu, une pompe solaire à courant alternatif se compose d'un ensemble de panneaux solaires (qui fournit l'énergie), d'un onduleur solaire pour la montée des eaux (qui convertit le courant continu en courant alternatif tout en contrôlant la fréquence du moteur) et d'une pompe à moteur triphasé à courant alternatif.
Avantages : La pompe à moteur triphasé à courant alternatif du système peut être remplacée par une pompe à courant alternatif électrique ou diesel disponible dans le commerce, et la compatibilité est excellente. De plus, la pompe à courant alternatif s’affranchit de la limite de puissance des pompes à courant continu et peut fonctionner avec une puissance allant de 150 watts à 105 kilowatts, ce qui répond aux besoins des grandes exploitations agricoles, de la gestion des zones désertiques et de l’irrigation.

4. Avantages :
1. Fiable : longue durée de vie, l'énergie photovoltaïque utilise rarement des pièces mobiles, fonctionnement fiable ;
2. Sûr, silencieux, faible consommation d'énergie, sans autres risques pour la santé publique. Ne produit aucune substance nocive solide, liquide ou gazeuse, protection absolue de l'environnement ;
3. Installation et maintenance simples, adaptées à une utilisation sans surveillance, notamment grâce à leur grande fiabilité et à leur facilité d'entretien ;
4. Bonne compatibilité, la production d'énergie photovoltaïque peut être utilisée avec d'autres sources d'énergie, mais aussi, selon les besoins, il est très facile d'augmenter la capacité du système photovoltaïque ;
5. Haut degré de standardisation, peut être connecté par la série de composants pour répondre aux besoins de différentes électricités, grande polyvalence ;
6. L'énergie solaire est partout, avec un large éventail d'applications.
7, avec une bonne rentabilité à long terme, notamment par rapport au pompage par moteur diesel classique, présente des avantages économiques considérables.