Dans ce didacticiel, nous approfondissons les subtilités de la conception d'un système de pompe solaire, une solution durable exploitant l'énergie solaire pour le pompage de l'eau. Idéals pour les endroits éloignés ou hors réseau, ces systèmes jouent un rôle de plus en plus essentiel dans l'agriculture moderne, la gestion du bétail et l'approvisionnement en eau en milieu rural.

Aperçu

Un système de pompe solaire utilise des panneaux photovoltaïques pour alimenter une pompe à eau, éliminant ainsi le besoin d’électricité conventionnelle ou de diesel. Ses applications vont de l’irrigation à l’approvisionnement en eau potable dans les zones manquant de connectivité au réseau.

Avantages

Le principal avantage des systèmes de pompes solaires réside dans leur source d’énergie renouvelable, réduisant ainsi les coûts opérationnels et l’empreinte carbone. Ils sont particulièrement utiles dans les zones reculées, offrant une solution de pompage d’eau fiable et écologique.

Étape 1 : Évaluation des besoins en eau

Déterminer le débit et la hauteur dynamique totale (TDH) : Calculez le débit d'eau nécessaire, exprimé en litres par seconde ou en gallons par minute. Le TDH englobe la portance verticale, la distance horizontale et les pertes par frottement au sein du système.

Par exemple : Type de pompe : Pompe submersible ,Débit : 6 m³/ ,Hauteur verticale : 60 mètres Distance horizontale : 100 mètres

Analyse des besoins:
Exigence de débit : 6 m³/h
Tête verticale : 63,3 mètres (distance horizontale de 100 mètres = tête verticale 3,3 mètres)
Temps de fonctionnement du système par jour : 6 heures (en supposant une journée ensoleillée)

Étape 2 : Sélection de la pompe

Type de pompe : Choisissez entre des pompes submersibles pour les puits ou des pompes de surface pour les sources d'eau comme les rivières ou les lacs.
Spécifications de la pompe : Assurez-vous que le débit et la capacité de hauteur de la pompe répondent à vos exigences calculées.

Pompe : La pompe de 2,2 kW 220V ou 380V. Sa hauteur maximale est de 127 mètres.
Le débit est de 6 m³/h à 83 mètres, ce qui répond à l'exigence.

Note:
Comme la pompe et l'onduleur de 380 V nécessitaient une entrée de tension plus élevée, ce qui peut entraîner un gaspillage d'énergie lorsqu'ils sont connectés à des panneaux solaires, nous vous suggérons de choisir plutôt une pompe de 220 V.
Pour une pompe monophasée 220 V, le condensateur externe est nécessaire (car l'onduleur effectue déjà le déphasage en interne), tandis que le condensateur de démarrage/fonctionnement doit être retiré.

Étape 3 : Choisir le bon onduleur

Type d'onduleur : Optez pour un onduleur avec MPPT (Maximum Power Point Tracking) pour une efficacité accrue.
Taille et spécifications : L'onduleur doit correspondre aux besoins en puissance de la pompe et à la puissance du panneau solaire.

Sur la base des spécifications connues de la pompe (2,2 kW, 220 V, monophasé), le modèle d'onduleur recommandé est HSPH2200L et la plage de tension d'entrée CC MPPT recommandée est la suivante :
300 Vmp
340 Vmp

Remarque : La tension d'entrée maximale et la tension de fonctionnement de l'onduleur détermineront la méthode de connexion des panneaux solaires.

Étape 4 : Calcul du panneau solaire

Alimentation du panneau solaire : La puissance totale requise par la pompe doit être multipliée par 1,5 pour compenser les inefficacités et la variabilité de la lumière du soleil.
Nombre de panneaux : calculez le nombre de panneaux nécessaires en fonction de la puissance de chaque panneau.

Alimentation du panneau solaire

La puissance totale des panneaux solaires doit être 1,5 fois supérieure à la puissance de la pompe à eau, soit 2,2 kW * 1,5 = 3,3 kW. 3,3 kW / 0,405 kW = 8,148 panneaux.

Connexion du panneau solaire

La tension maximale du circuit d'entrée de l'onduleur est de 450 Voc. Si l'on considère la tension de fonctionnement recommandée de 300 Vmp, nous pouvons calculer le nombre de panneaux pouvant être connectés en série.

450Voc/37,58Voc = 11,97 panneaux (Max)

300 Vmp/31,47 Vmp = 9,53 panneaux (min)

Note
Régler la puissance du panneau solaire à 1,5 fois la puissance de la pompe à eau est une valeur théorique. Il peut être ajusté en fonction des conditions d'ensoleillement locales. Si les conditions d’ensoleillement sont bonnes, vous pouvez réduire le nombre de panneaux solaires. À l’inverse, vous devrez peut-être augmenter le nombre de panneaux solaires pour assurer un approvisionnement énergétique adéquat.

Étape 5 : Configuration du système

Disposition des panneaux : Choisissez une configuration en série ou en parallèle en fonction des spécifications de tension et de courant de l'onduleur.
Montage et orientation : Prévoyez une exposition optimale au soleil lors du montage et de l’orientation des panneaux.

Comment fonctionne le système avec 11 panneaux solaires connectés en série ?
Connecter 11 panneaux au lieu des 8 panneaux minimum requis aura un impact sur le fonctionnement du système. L'approvisionnement total en eau par jour peut être calculé sur la base de 7 heures de fonctionnement. Avec davantage de panneaux solaires installés, le temps de sortie d’eau nominal sera plus long. À l’inverse, si moins de panneaux sont connectés, l’approvisionnement total en eau sera réduit. Par conséquent, le nombre de panneaux solaires connectés affecte directement la capacité globale d’approvisionnement en eau du système.
Comment fonctionne le système avec 6 panneaux solaires connectés en série ?
6 * 31,47 = 188,82. Étant donné que la tension d'entrée minimale requise pour l'onduleur est de 200 volts ou plus, la connexion de seulement 6 panneaux peut potentiellement déclencher la protection basse tension de l'onduleur.
Comment fonctionne le système avec 7 panneaux solaires connectés en série ?
L'utilisation de 7 panneaux ne déclenchera pas la protection basse tension de l'onduleur (7 * 31,47 V = 220,29 V). Le système peut toujours fonctionner, mais le débit de la pompe à eau sera réduit et il se peut qu'elle n'atteigne pas le débit nominal.

donc la configuration du système :

Débit d'eau : 6 m³/h, hauteur de levage verticale : 60 m.

Distance horizontale 100 mètres.

Solution:

Pompe : 2,2 KW 220 V monophasé (condensateur externe)

Onduleur : HSPH2200L

Panneaux solaires : 9 pièces de 405 W en série

Débit nominal : 6 m³/h*6 = 36 m³ à 80 têtes (journée ensoleillée)

Étape 6 : Connexions électriques

Câblage : Détaillez le processus de connexion des panneaux à l'onduleur puis à la pompe.
Précautions de sécurité: Insistez sur l’importance de respecter les normes de sécurité électrique et d’utiliser des dispositifs de protection appropriés.

Étape 7 : Système Installation

Préparation du chantier: Préparez le site pour l'installation de la pompe, des panneaux et de l'onduleur.
Processus d'installation: Fournissez un guide détaillé pour l’installation de chaque composant.

Étape 8 : Tests et mise en service

Test du système : Décrire les procédures pour garantir le bon fonctionnement du système.
Des conseils de dépannage: Proposez des solutions aux problèmes système courants.

Étape 9 : Maintenance et surveillance(comment entretenir le système de pompe solaire)

Maintenance régulière: Établissez un calendrier de maintenance pour la pompe, les panneaux et l'onduleur.
Surveillance des performances du système : Discutez des méthodes pour surveiller et garantir l’efficacité du système à long terme.

Conclusion

Nous avons couvert les étapes essentielles de la conception d'un système de pompe solaire. Pour en savoir plus, consultez les ressources supplémentaires fournies.