Principe de fonctionnement d'une pompe solaire

Qu'est-ce qu'une pompe dite "solaire" ?

1 Description

Une pompe solaire peut être composée avec plusieurs technologies différentes, volumétrique (Shurflo), centrifuge ou hélicoïdale (Lorentz) et pour des utilisations variées comme le pompage de surface (étang, lac, rivière, cuve) et le pompage immergé (puits, forage).

A savoir
La principale caractéristique qui différencie la pompe "solaire" des pompes classiques branchées sur le réseau électrique 230V alternatif est sa tension d'alimentation qui est en continu, de 12V et 24V pour les plus petites à plus de 200V, que l'on peut obtenir grâce à des panneaux solaires ou à des batteries.

L'avantage de cette alimentation en courant continu est que l'on va pouvoir adapter la vitesse de rotation en fonction de l'énergie disponible, ce qui va permettre de pomper même avec un ensoleillement ou une tension batterie faible. De plus, de part la technologie ou via un contrôleur, on se débarrasse des pointes de courant au démarrage.

Schéma de principe pompage de surfaceSchéma de principe pompage de surface avec surpresseurSchéma de principe pompage immergé

2 Fonctionnement

Généralement, lorsqu'on veut faire fonctionner un récepteur à tout moment, jour ou nuit, ensoleillement ou non, avec un système photovoltaïque, on utilise une batterie d'accumulateurs. Pour le pompage, c'est différent. En effet, il est plus facile et moins onéreux de stocker de l'eau que de l'énergie. De plus, on s’affranchit de la durée de vie de la batterie et de l'entretien.

Dans ce cas, on pratique le pompage "au fil du soleil". La pompe est couplée directement au champ solaire photovoltaïque via un contrôleur qui va permettre, entre autres, d'optimiser le rendement journalier de la pompe. Le débit varie en fonction de la vitesse de rotation et donc de l'ensoleillement.

Dans certains cas, le fonctionnement sur batterie sera inévitable, on essayera de rester sur des pompes avec une tension d'alimentation semblable à celle d'une batterie 12V, 24V ou 48V voir 36V et 96V.

Attention
Pour une pompe avec une tension alternative 230V ou 400V (anciennement 220 et 380V), l'utilisation d'un convertisseur sera obligatoire, il faut donc porter une attention toute particulière à la pointe de courant de la pompe au démarrage qui peut être 3 à 8 fois supérieur au courant nominal.

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3 Définitions

Pour le pompage en général, on utilise un vocabulaire bien spécifique, voici les termes les plus couramment employés et leurs définitions :

Système de pompage type

1/ Niveau statique (Ns)

C'est la différence de dénivelé ou d'altitude en mètres (m) entre le niveau d'eau et le sol lorsque la pompe est arrêtée, il n'y a donc pas de variations de niveau.

2/ Niveau dynamique (Nd)

C'est la différence de dénivelé ou d'altitude en mètres (m) entre le niveau d'eau et le sol lorsque la pompe est en marche. Le niveau peut être amené à varier et même fortement dans des forages par exemple ou en fonction des saisons (évaporation). Cette information est obtenu auprès du foreur.

A savoir
La plupart du temps, le niveau dynamique est égal au niveau statique.

3/ Hauteur de refoulement (Hr)

C'est la différence de dénivelé ou d'altitude en mètres (m) entre le sol et l'arrivée au point le plus haut de la cuve, du réservoir, du robinet, surpresseur, etc...

4/ Hauteur d'aspiration (Ha)

Uniquement pour les pompes de surface, c'est la différence de dénivelé ou d'altitude en mètres (m) entre le niveau d'eau dynamique et la pompe.

5/ Perte de charge (ΔP)

C'est la perte de pression et de débit provoquée par les frottements de l'eau sur les parois des tuyaux. Plus le tuyau est long et le débit important, plus les pertes de charge augmentent. Elles sont exprimées en pourcentage (%) ou en (bars).

A savoir
En moyenne, la perte est d'environ 1 bar de pression pour 10 m de dénivelé ou pour 100 m de tuyau linéaire.

6/ Pression utile (Pu)

C'est le besoin en pression (bars) à l'arrivée. Pour un réseau domestique, dans une habitation par exemple, la pression utile est en général de 3 bars, il est donc important d'en tenir compte dans le dimensionnement de la pompe.

6/ Hauteur Manométrique Totale (HMT)

C'est le total des contraintes hydrauliques liées à la hauteur ; Hauteur d'aspiration (Ha), Hauteur de refoulement (Hr), Niveau dynamique (Nd), la longueur de tuyau (L), les pertes de charges (ΔP) et la pression utile à l'arrivée (Pu). Exprimé en mètres (m).

Soit pour une pompe de surface : Ha + Hr + L + Pu + ΔP

Et pour une pompe immergée : Nd + Hr + L + Pu + ΔP


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