Système de pompage/ PARTIE 3

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Pompes manuelles, éoliennes et solaires

 

I]Pompe manuelle

1.1 Fonctionnement et débit
1.2 Avantages
1.3 Inconvénients

II] Pompe éolienne

2.1 Fonctionnement et débit
2.2 Avantages
2.3 Inconvénients

III]Pompe solaire

3.1 Fonctionnement
3.2 Comparaison des deux possibilités pour le pompage solaire

 

I] Pompe manuelle

 

1.1 Fonctionnement et débit

 

Schéma de fonctionnement d'un pompage manuel
Schéma de fonctionnement d'un pompage manuel

 

 

On dispose de 50 parcelles à irriguer deux fois par jour. Ainsi, chaque famille devra pomper 300 L le matin et 300 L le soir. Pour que la durée de pompage soit convenable (< 3 minutes), il faut un débit de la pompe supérieur ou égal à 100 L/min. Voici les produits qui correspondent à nos critères:

 

 

 

1.2 Avantages

Les pompes manuelles ne nécessitent pas beaucoup d'entretien. Elles ont une duré de vie très longue. Un graissage des pièces mécaniques 1 fois tous les 5 cinq est suffisante. De plus, par rapport aux pompes éolienne et solaire, il n’est pas nécessaire d’avoir un petit bassin secondaire à côté du grand réservoir car l’eau n’est pompée que lorsqu’elle est utilisée. D’autre part, il n’y a pas de problème d’évaporation ou de prolifération des moustiques depuis le bassin secondaire puisqu’il n’y a pas d’eau stagnante. Il ne peut pas non plus y avoir de panne électrique ou de pièce à changer. Un autre avantage non négligeable est que cette pompe permet aux usagers de prélever la quantité d’eau exacte dont ils ont besoin, cela permettrait donc d’éviter le gâchis. Enfin, le coût d’installation est réduit puisqu’il correspond simplement au prix de la pompe.

 

1.3 Inconvénients

La pompe manuelle s'actionne au moyen d'un bras, ce qui pourrait sembler contraignant pour les cultivateurs.

 

 

II] Pompe éolienne

 

Pour les sites disposant d’un potentiel éolien acceptable et dont la profondeur de pompage et le besoin en eau sont très importants, il est possible d'installer un pompage électrique éolien. Ces installations, munies d'onduleurs et batteries adéquats, peuvent faire fonctionner la majorité des pompes conventionnelles à courant alternatif. La plupart de ces moulins peuvent maintenant commencer à pomper à des vitesses de vent de 2,5 m/s et ils atteignent leur efficacité maximale dans la gamme de vitesse de 4-7 m/s. Les moulins sont probablement le choix le plus approprié à employer quand la vitesse moyenne annuelle du vent est moins que 4 m/s et que la profondeur de pompage ne dépasse pas 15 m.

 

Pompe éolienne pour l’eau d’un puit au Mali (rendement de 1930L/h avec un vent de 4 m/s pour une profondeur de 12m)
Pompe éolienne pour l’eau d’un puit au Mali (rendement de 1930L/h avec un vent de 4 m/s pour une profondeur de 12m)

 

 

2.1 Fonctionnement et débit

Pour utiliser une force du vent plus importante, il est nécessaire d'élever le moulin à vent d'une 10aine de mètres au dessus de la surface du sol. De plus, cette technique permet d'éviter que le vent soit arrêté par les arbres alentours. Si on considère que la pompe fonctionne en continu (durant 24h) avec de l’énergie éolienne, il faut un débit constant de 1250 L/h. Les débits des machines standards varient de 5 à 25 m3/jour selon les puissances des machines, la profondeur de pompage et la taille de la pompe. Des machines plus puissantes existent (3,5 à 5,5 m de diamètre dites "série lourde") sans que le débit excède toutefois 100 m3/j avec des pompes standards. Les débits peuvent varier de 200 à 7000 litres à l'heure suivant les modèles et les conditions d'utilisation.

 

Le tableau ci-dessus donne une idée approximative des débits obtenus avec différentes machines. Ces débits dépendent évidement des vitesses de vent au lieu de
l'installation. Avec des vents de 3 m/s le débit se réduit d'environ 20%. Avec des vents moyens de 2,5 m/s le débit tombe de 35%. L'emploi d'une pompe de diamètre inférieur à celui spécifié favorise le fonctionnement par vent très faible.

Scéma de fonctionnement d'un pompage éolien

Schéma de fonctionnement d'un pompage éolien

 

2.2 Avantages

D'après les habitants de l'île, le vent est omniprésent au niveau de la zone du réservoir. Ainsi, le système ne pourrait pas être bloqué par le manque d'énergie. De plus, une éolienne de pompage tourne à faible vitesse donc elle n'engendre pratiquement aucun bruit aérodynamique (à la différence des éoliennes électriques).

 

2.3 Inconvénients

Nous ne disposons pas des données concernant le vent (orientation, force, fréquence) donc le dimensionnement serait très approximatif. De plus, les onduleurs et les batteries devront être changés régulièrement par le Comité de Gestion du site. D'autre part, la commande de la pompe au fond du puits s'accompagne d'un son métallique relativement discret, mais perceptible jusqu'à 25m environ en ambiance parfaitement calme. Ce son pourrait peut être nuire aux habitants de Mar Soulou, voisins du futur réservoir.

 

 

III] Pompe solaire

 

Un pays comme le Sénégal qui dispose de plus de 320 jours de soleil par an semble idéal pour l'exploitation de l'énergie solaire. C'est pourquoi cette méthode est envisagée.

 

3.1 Fonctionnement

Il n'y a aucune limite à la façon dont de grandes pompes solaires peuvent être fabriquées. Les plus petites pompes solaires exigent moins de 150 watts, et peuvent acheminer l'eau à partir d’une profondeur n’excédant pas 70 m, pour un débit de 6 litres par minute. En jour ensoleillé de 10 heures la pompe peut acheminer 3400 litres. Le pompage solaire réduit également le coût de longues canalisations, puisqu'une tuyauterie de petite taille peut être utilisée. La longueur de la tuyauterie a peu d’importance sur l'énergie solaire exigée. L'eau peut être poussée dans de longues tuyauteries à bas coût. Les petites pompes solaires peuvent être installées sans équipement lourd ou qualifications spéciales.
La manière la plus efficace de réduire au minimum le coût de pompage solaire est de réduire au minimum la demande de l'eau par la conservation.
Les pompes solaires sont utilisées dans les petites fermes, vergers, vignes et jardins.
Le plus économique est de pomper l’eau à partir d'un contrôleur et panneaux solaires puis de stocker cette l'eau dans un réservoir avant de la distribuer.
Il existe des pompes à eau solaires photovoltaïques de la série Grundfos SQflex qui sont des pompes solaires à moyen débit (2 à 60 m3/jour et plus selon profondeur et dimensionnement). Ce système peut donc être envisagé dans notre cas.

 

3.2 Comparaison des deux possibilités pour le pompage solaire

Deux possibilités sont proposées pour le pompage solaire: soit on stocke l'eau pompée pendant la journée dans un réservoir ou bassin, soit on stocke de l'électricité sur batteries. Ceci pour utiliser la pompe à un moment précis.

Il convient de garder à l'esprit que plus on aura besoin d'eau (Quantité), et plus la profondeur de pompage sera importante, plus les équipements doivent être puissants donc chers.