Analyse d’un système solaire de pompage d’eau avec un rendement moyen de 8,5 %

D’après pv magazine International

Un groupe de recherche dirigé par l’Université Al-Azhar en Égypte a conçu un système photovoltaïque de pompage d’eau (PVWPS) qui peut être utilisé pour fournir de l’eau à des fins domestiques, d’irrigation, d’abreuvement du bétail et d’approvisionnement en eau des villages.

Utilisées principalement pour l’irrigation, les pompes à eau photovoltaïques constituent une alternative viable aux pompes à eau fonctionnant au diesel dans les régions isolées. « L’objectif de ce travail était d’étudier la fiabilité et les performances du système de pompage d’eau souterrain alimenté par le photovoltaïque dans des conditions de fonctionnement réelles, d’étudier les facteurs d’impact négatifs sur le système photovoltaïque et de démontrer la possibilité de compter sur ce système comme une alternative sûre et fiable aux systèmes énergétiques traditionnels qui sont coûteux et polluent l’environnement », ont déclaré les scientifiques.

Dans l’article intitulé “Reliability and performance evaluation of a solar PV-powered underground water pumping system” (Fiabilité et évaluation des performances d’un système de pompage d’eau souterrain alimenté par l’énergie solaire photovoltaïque), publié dans les rapports scientifiques, les chercheurs expliquent que le système se compose de deux panneaux photovoltaïques d’une capacité de 4,6 kW chacun et d’une unité de pompage composée d’un moteur à courant alternatif triphasé de 7,5 kW, d’une pompe submersible multicellulaire, d’un puits profond et d’un onduleur de 15 kW.

Une meilleure production en juin

Ils ont testé les performances du système en tenant compte notamment de la puissance hydraulique du système et de l’intensité du rayonnement solaire, ce qui a permis de conclure que l’efficacité de l’unité de pompage est affectée par l’intensité du rayonnement solaire, la température du panneau et la puissance du courant alternatif. « La fréquence de l’onduleur a été directement affectée au courant continu produit par les panneaux solaires », ont-ils déclaré.

Les universitaires ont également calculé l’efficacité globale du système en divisant la sortie du système (puissance hydraulique) par l’entrée du système (puissance du rayonnement solaire), ou en multipliant les efficacités de tous les composants du système. « L’efficacité globale du système est directement affectée par le rayonnement solaire, mais lorsque le rayonnement solaire dépasse 900 W/m² à midi, il s’accompagne d’une augmentation de la température, ce qui affecte négativement l’efficacité des panneaux solaires et donc l’efficacité globale du système », ont-ils souligné.

Pour chaque augmentation de 1°C de la température, le rendement des panneaux photovoltaïques a diminué de 0,48 %. À son tour, la puissance de la pompe a affecté le débit d’eau, ce qui s’est traduit par un débit horaire moyen de 18,2, 22,2 et 22,8 m³/h en décembre, mars et juin, respectivement.

« Le nombre d’heures de fonctionnement de la pompe était de 7, 7 et 8 heures, et la quantité d’eau pompée pendant la journée était de 129, 164,1 et 181,8 m3/jour, respectivement », ont ajouté les chercheurs, notant que l’efficacité moyenne globale du système était de 7,40 %, 8,46 % et 8,51 % en décembre, mars et juin, respectivement.

Le groupe égyptien a déclaré que le système proposé peut fournir un approvisionnement en eau stable, à condition que les facteurs environnementaux et techniques négatifs soient pris en compte dans la conception du projet. « La conception du système de pompage d’eau solaire passe par plusieurs étapes, et certaines informations telles que la consommation quotidienne d’eau, le niveau statique de l’eau, la longueur et le diamètre des tuyaux de pompage doivent être connues », a précisé le groupe.