Comment associer production solaire et récupération d’eau de pluie

Des chercheurs européens ont conçu un système capable de collecter l’eau de pluie ruisselant sur des panneaux photovoltaïques, pour un usage domestique ou la production d’hydrogène. Leur étude montre que, dans le sud du Sahel, ce dispositif peut couvrir à la fois les besoins énergétiques et ceux en eau nécessaires à l’électrolyse, tout en fournissant jusqu’à 7 % des besoins quotidiens en eau d’un ménage.

avril 30, 2025 Lior Kahana

Image : Acacia Water, Nexus eau-énergie, CC BY 4.0

D’après pv magazine international.

Une équipe de chercheurs européens a mis au point un système permettant de récupérer l’eau de pluie tombant sur les panneaux photovoltaïques, afin de l’utiliser pour des besoins domestiques ou pour produire de l’hydrogène.

« La récupération combinée d’eau et d’énergie via des mini-réseaux photovoltaïques pourrait renforcer la sécurité hydrique en rendant davantage d’eau disponible pour l’usage domestique ou pour l’irrigation des cultures pendant la saison sèche », expliquent les chercheurs. « À ce jour, très peu d’études à petite échelle se sont penchées sur la récupération d’eau par les panneaux solaires et ont tenté d’en quantifier le captage. Les données scientifiques dans ce domaine restent extrêmement rares », précise le Dr Maarten J. Waterloo, auteur correspondant, à pv magazine.

Le système développé repose sur des panneaux photovoltaïques fixes, sous lesquels une gouttière principale est installée pour recueillir l’eau de pluie ruisselant sur leur surface. Cette eau est ensuite dirigée vers un réseau secondaire reliant les panneaux aux unités de filtration et de stockage.

Les chercheurs ont intégré plusieurs hypothèses dans leur modèle : une perte de 1 mm d’eau par panneau, correspondant à l’eau piégée ou évaporée avant collecte ; un coefficient de ruissellement de 0,9, soit 90 % de l’eau tombée effectivement récupérée ; ainsi qu’une perte de « première chasse » de 3 mm, correspondant aux premières gouttes contaminées après une période de sécheresse, impropres à l’usage. Leur étude se concentre sur deux zones : la région du Sahel et le Sahel au sens strict.

Après avoir conçu leur système, les chercheurs ont évalué son potentiel de récupération d’eau et de production d’énergie pour la région du Sahel, en Afrique. Selon leurs calculs, en couvrant l’intégralité des besoins en électricité, le dispositif permettrait également de satisfaire jusqu’à 7 % des besoins en eau d’un ménage.

Le Sahel s’étend sur une large bande couvrant partiellement la Mauritanie, le Sénégal, la Gambie, la Guinée-Bissau, la Guinée, la Sierra Leone, le Mali, l’Algérie, la Côte d’Ivoire, le Burkina Faso, le Ghana, le Togo, le Bénin, le Niger, le Nigeria, le Cameroun, le Tchad, la Libye, la République centrafricaine, le Soudan, l’Érythrée, l’Éthiopie, Djibouti et la Somalie.

« La zone étudiée englobe également certaines parties de l’Arabie Saoudite, du Yémen et d’Oman, situées à l’est, qui ne font pas partie du Sahel. À cela s’ajoutent des régions désertiques du Sahara, au nord », précisent les auteurs. « Le Sahel au sens strict est défini ici comme la bande comprise entre 150 et 850 mm de précipitations annuelles moyennes. »

À partir des données issues de ces pays, les chercheurs ont modélisé un foyer type de 6,9 personnes, consommant 136 litres d’eau et 4,5 kWh d’électricité par jour. Ils ont estimé qu’il faudrait environ 4,1 m² de panneaux photovoltaïques par ménage dans le nord plus sec, et près de 6 m² dans le sud plus humide, pour couvrir entièrement les besoins en électricité. Cette surface sert ensuite de base pour calculer la quantité d’eau collectée. Les données de précipitations et d’ensoleillement proviennent de bases météorologiques reconnues.

Selon leurs résultats, le potentiel net de récupération d’eau est négatif dans les zones désertiques du Sahara, où les pertes par évaporation et les besoins en nettoyage dépassent les apports en pluie. Plus globalement, la part des besoins en eau pouvant être couverte par cette récupération varie d’environ 1 % au nord du Sahel à 7 % au sud. Dans certaines régions situées encore plus au sud, cette part peut même dépasser 20 %, grâce à des précipitations plus abondantes et à une plus grande surface de panneaux.

En parallèle, les chercheurs ont évalué la capacité de ces systèmes domestiques à produire de l’électricité et à collecter suffisamment d’eau pour générer 1 kg d’hydrogène par jour via électrolyse. Dans le sud du Sahel, leur modèle montre qu’il est possible de répondre aux besoins en énergie et en eau de ce procédé, tout en couvrant jusqu’à 50 % des besoins quotidiens en eau potable d’un ménage grâce à l’excédent. Dans certaines zones, notamment au Nigeria, au Burkina Faso, au Bénin et dans le nord-ouest de l’Éthiopie, cet excédent dépasserait même 100 %.

Ces travaux sont présentés dans l’article « Potentiel de récupération des eaux de pluie grâce aux systèmes photovoltaïques au Sahel », publié dans la revue Water-Energy Nexus. Cette étude a été menée avec la collaboration du cabinet de conseil néerlandais Acacia Water, de l’Institut IHE de Delft pour l’éducation à l’eau, et du centre espagnol des technologies de l’eau Cetaqua.

Traduit par Marie Beyer.

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