Une pompe à énergie solaire est une pompe fonctionnant à l’électricité produite par des panneaux photovoltaïques ou à l’énergie thermique émise par la lumière solaire collectée, contrairement à l’électricité produite par le réseau ou les pompes à eau alimentées au diesel. L’exploitation des pompes à énergie solaire est plus économique, principalement en raison des coûts d’exploitation et de maintenance réduits et a un impact environnemental moindre que les pompes alimentées par un moteur à combustion interne (ICE). Les pompes solaires sont utiles lorsque le réseau électrique est indisponible et que les sources alternatives (en particulier le vent) ne fournissent pas suffisamment d’énergie.

Un système de pompe solaire consiste en une pompe hydraulique alimentée directement par des panneaux solaires photovoltaïques, au lieu d’être alimentée par de l’électricité conventionnelle ou du diesel.

Les systèmes de pompage photovoltaïques, comme ceux alimentés par l’énergie éolienne, sont très utiles lorsqu’il n’est pas possible d’accéder au réseau électrique général ou que son prix est prohibitif. Leur coût est généralement moins élevé en raison de leurs coûts d’exploitation et de maintenance plus faibles et leur impact sur l’environnement est inférieur à celui des systèmes de pompage alimentés par des moteurs à combustion interne, qui sont également moins fiables.

Les pompes utilisées peuvent être du courant alternatif (AC) ou du courant continu (DC). Normalement, les moteurs à courant continu sont utilisés pour les petites et moyennes applications jusqu’à 3 kW de puissance, tandis que pour les applications plus importantes, les moteurs à courant alternatif sont couplés à un onduleur qui transforme le courant continu des panneaux photovoltaïques pour son utilisation. Cela permet de dimensionner des systèmes de 0,15 kW à plus de 55 kW de puissance, qui peuvent être utilisés pour alimenter des systèmes d’irrigation complexes ou un stockage d’eau. Dans certains cas, un système d’alimentation hybride est installé, qui peut recevoir de l’énergie provenant de panneaux photovoltaïques et d’une éolienne, ce qui améliore considérablement le pompage.

Les systèmes de pompage sont dimensionnés en fonction des conditions d’irradiation solaire du lieu, de la hauteur dynamique totale de pompage et des besoins en eau par jour. L’utilisation de piles n’est pas recommandée, car elles nécessitent une maintenance et peuvent constituer un point de défaillance. Il est conseillé d’installer un réservoir d’eau qui sert de réserve pendant les jours où le rayonnement solaire est faible. Pour cela, l’installation de réservoirs, plateaux ou réservoirs excavés australiens est courante.

Actuellement, les principales sociétés de pompage solaire sont Grundfos et Lorentz. Cette dernière a mis au point un nouveau système de moteur à courant continu sans balai qui prolonge la durée de vie et nécessite moins de panneaux solaires. Il existe également de nombreuses marques asiatiques qui fabriquent des pompes solaires à moindre coût.

Composants
Un système de pompe photovoltaïque à énergie solaire comporte trois parties:

panneaux solaires.
le controlle
la pompe

Les panneaux solaires représentent la majeure partie (jusqu’à 80%) du coût des systèmes. [Citation requise] La taille du système PV dépend directement de la taille de la pompe, de la quantité d’eau requise (m³ / d) et l’irradiance solaire disponible.

Le but du contrôleur est double. Tout d’abord, il correspond à la puissance de sortie que la pompe reçoit avec la puissance d’entrée disponible des panneaux solaires. Deuxièmement, un contrôleur fournit généralement une protection basse tension, le système étant éteint si la tension est trop basse ou trop élevée pour la plage de tension de fonctionnement de la pompe. Cela augmente la durée de vie de la pompe, réduisant ainsi le besoin de maintenance. Les autres fonctions auxiliaires comprennent l’arrêt automatique du système lorsque le niveau de la source d’eau est bas ou lorsque le réservoir de stockage est plein, régulant la pression de sortie de l’eau, mélangeant la puissance entre les panneaux solaires et une génératrice à essence. surveiller et gérer à distance le système via un portail en ligne proposé en tant que service cloud par le fabricant.

La tension des moteurs de la pompe solaire peut être AC (courant alternatif) ou DC (courant continu). Les moteurs à courant continu sont utilisés pour les petites et moyennes applications jusqu’à environ 4 kW et conviennent à des applications telles que les fontaines de jardin, l’aménagement paysager, l’eau potable pour le bétail ou les petits projets d’irrigation. Étant donné que les systèmes à courant continu ont généralement des niveaux d’efficacité globalement supérieurs à ceux des pompes à courant alternatif de taille similaire, les coûts sont réduits, car de plus petits panneaux solaires peuvent être utilisés.

Enfin, si une pompe solaire à courant alternatif est utilisée, un onduleur est nécessaire pour transformer le courant continu des panneaux solaires en courant alternatif pour la pompe. La gamme de puissance prise en charge des onduleurs s’étend de 0,15 à 55 kW et peut être utilisée pour les grands systèmes d’irrigation. Cependant, le panneau et les onduleurs doivent être dimensionnés en conséquence pour prendre en compte les caractéristiques de démarrage d’un moteur à courant alternatif. Pour faciliter le dimensionnement, les principaux fabricants proposent des logiciels de dimensionnement propriétaires testés par des sociétés de certification tierces. Le logiciel de dimensionnement peut inclure le débit d’eau mensuel projeté qui varie en fonction des variations saisonnières de l’ensoleillement.

Pompage d’eau
Les pompes à eau à énergie solaire peuvent fournir de l’eau potable ainsi que de l’eau pour le bétail ou pour l’irrigation. Les pompes à eau solaires peuvent être particulièrement utiles pour l’irrigation à petite échelle ou à base communautaire, car l’irrigation à grande échelle nécessite de grands volumes d’eau qui nécessitent à leur tour un grand générateur photovoltaïque. Comme l’eau ne peut être nécessaire que pendant certaines parties de l’année, un grand générateur photovoltaïque fournirait un surplus d’énergie qui n’est pas nécessairement nécessaire, ce qui rend le système inefficace.

Les systèmes de pompage d’eau solaire photovoltaïque sont utilisés pour l’irrigation et l’eau potable en Inde. La majorité des pompes sont équipées d’un moteur de 2 000 watts à 3 700 watts qui reçoit l’énergie d’un générateur photovoltaïque de 4 800 Wp. Les systèmes de 5 ch peuvent fournir environ 124 000 litres d’eau / jour à partir d’une hauteur totale de 50 mètres et d’une hauteur dynamique de 70 mètres. Au 30 août 2016, un total de 1 200 000 systèmes de pompage d’eau solaire photovoltaïque ont été installés en Inde. dans ce système, il produit 19M.H.W et 26 tonnes de dioxyde de carbone

Pétrole et gaz
Afin de lutter contre la publicité négative liée aux impacts environnementaux des combustibles fossiles, y compris la fracturation, l’industrie adopte les systèmes de pompage à énergie solaire. De nombreux puits de pétrole et de gaz nécessitent une injection précise (dosage) de divers produits chimiques sous pression pour soutenir leur exploitation et améliorer les taux d’extraction. Historiquement, ces pompes à injection de produits chimiques (CIP) ont été entraînées par des moteurs alternatifs à gaz utilisant la pression du gaz du puits et évacuant le gaz brut dans l’atmosphère. Les pompes électriques à énergie solaire (CIP solaire) peuvent réduire ces émissions de gaz à effet de serre. Les panneaux solaires (cellules photovoltaïques) fournissent non seulement une source d’énergie durable pour les CIP, mais peuvent également fournir une source électrique pour exécuter des diagnostics de type SCADA à distance avec télécommande et communications satellites / cellulaires.

Moteur Stirling
Au lieu de produire de l’électricité pour faire tourner un moteur, la lumière du soleil peut être concentrée sur l’échangeur de chaleur d’un moteur Stirling et utilisée pour entraîner mécaniquement une pompe. Cela évite le coût des panneaux solaires et des équipements électriques. Dans certains cas, le moteur Stirling peut convenir à la fabrication locale, ce qui élimine la difficulté d’importer de l’équipement. Une forme de moteur Stirling est le moteur fluidyne qui fonctionne directement sur le fluide pompé sous forme de piston. Les pompes solaires Fluidyne ont été étudiées depuis 1987 Au moins un fabricant a effectué des tests avec une pompe solaire Stirling.