Choisir la puissance de sa pompe solaire
Pour définir la puissance adéquate (dimensionner) d'une pompe, il faut connaître la HTM (se reporter au calcul de la HTM ) et sa consommation quotidienne.
Sur les graphiques des constructeurs le débit est donné en m3/h (mètre cube/heure).
Pour calculer votre débit instantané il suffit de diviser votre besoin quotidien en eau par la valeur de l'ensoleillement moyen, généralement donné en KWh/m2/jour.
Je vais reprendre l'exemple du calcul de la HTM qui était de 76 m, la consommation désirée et 30m3/jour. Pour est une ferme qui fonctionne au goutte à goutte située près de Marrakech au Maroc, l'irradiation locale est de 5.7 KWh/m².
Vous pouvez calculer la votre ici, irradiation locale
Débit quotidien / irradiation locale = 30 / 5.7 = 5.27
Il faut donc une pompe immergée capable de refouler à 76 mètres avec un débit de 5.27 m3/h
Read more
Sur les graphiques des constructeurs le débit est donné en m3/h (mètre cube/heure).
Pour calculer votre débit instantané il suffit de diviser votre besoin quotidien en eau par la valeur de l'ensoleillement moyen, généralement donné en KWh/m2/jour.
Je vais reprendre l'exemple du calcul de la HTM qui était de 76 m, la consommation désirée et 30m3/jour. Pour est une ferme qui fonctionne au goutte à goutte située près de Marrakech au Maroc, l'irradiation locale est de 5.7 KWh/m².
Vous pouvez calculer la votre ici, irradiation locale
Débit quotidien / irradiation locale = 30 / 5.7 = 5.27
Il faut donc une pompe immergée capable de refouler à 76 mètres avec un débit de 5.27 m3/h
cliquez l'image pour l'agrandir
*J'ai pris Lorentz pour mon exemple parce qu'on peut trouver les fiches techniques de toutes ses pompes sur internet.
Dans la gamme PS4000 C, j'ai trouvé une pompe qui pourrait correspondre, la PS4000 C-SJ5-25
Attention, les fabricants donnent bien souvent des valeurs de tests pour leurs pompes qui ne sont pas valables pour la France, du 6 KWh/m2 c'est plus pour l'Afrique, ou alors tests effectués à 20° latitude nord ça doit correspondre en gros au Cameroun .
Prochain chapitre déterminer la puissance et le nombre de panneaux photovoltaïques pour faire fonctionner la pompe .
Dimensionner puissance panneaux et pompe
Dimensionner la puissance nécessaire.
Maintenant que nous avons déterminé la pompe adéquate, il reste à calculer la puissance nécessaire et donc le nombre de panneaux photovoltaique pour la faire fonctionner dans les conditions optimales.
La tension nécessaire est entre 168-192 V maximum, il faut donc brancher en série 6 panneaux, 6 x 30.12 = 180.72 V (un ensemble branché en série s'appelle un "string")
Ce string donne 6 x 250 W = 1 500 W donc trop peu pour la pompe qui à besoin de 2 650W, il suffit de brancher en PARALLÈLE un deuxième string ( un ensemble de 6 panneaux pour cet exemple) et ainsi obtenir 3 000 W
On peut voir le débit en fonction de la puissance 3 000W et d'après le graphique pour cette puissance on obtient 5.7 m3/h d'eau soit un peu plus des 30 m3/jour voulu.
Vérification mathématique:
Ensuite il faut diviser ce résultat par l'irradiation (5.7 dans cette exemple) à laquelle ont aura retiré 20% de pertes (chaleur, poussière...)
Il reste à déterminer les longueurs de câbles, tuyaux, support pour les panneaux photovoltaique, déterminer la meilleur inclinaison et les mettre à la terre, prévoir des para-surtenseurs contre les risques de foudre.
Read more
Maintenant que nous avons déterminé la pompe adéquate, il reste à calculer la puissance nécessaire et donc le nombre de panneaux photovoltaique pour la faire fonctionner dans les conditions optimales.
- Déterminer la puissance nécessaire, dans ce cas il faudra environ Wp=2.65 KW
- Vérifier la tension nominale pour le fonctionnement du contrôleur/onduleur, ici 168-192 V DC
- Calculer le débit instantané à l’ensoleillement maxi à l’aide du graphique
donnant le débit en fonction de la puissance Wcc
La tension nécessaire est entre 168-192 V maximum, il faut donc brancher en série 6 panneaux, 6 x 30.12 = 180.72 V (un ensemble branché en série s'appelle un "string")
Ce string donne 6 x 250 W = 1 500 W donc trop peu pour la pompe qui à besoin de 2 650W, il suffit de brancher en PARALLÈLE un deuxième string ( un ensemble de 6 panneaux pour cet exemple) et ainsi obtenir 3 000 W
On peut voir le débit en fonction de la puissance 3 000W et d'après le graphique pour cette puissance on obtient 5.7 m3/h d'eau soit un peu plus des 30 m3/jour voulu.
Vérification mathématique:
CH x Q (m3/j) x HMT (m)
_____________________ = W/h
Rp
Rp
- CH = constante hydraulique (toujours égale à 2.725)
- Q = quantité d'eau en m3 par jour désirée(30 m3/jour ici)
- HMT = hauteur manométrique totale (dans cet exemple 76 m)
- Rp = rendement de la pompe et du moteur (voir fiche constructeur) ici 52%
_______________ = 11948 Watt/h
52%
Ensuite il faut diviser ce résultat par l'irradiation (5.7 dans cette exemple) à laquelle ont aura retiré 20% de pertes (chaleur, poussière...)
11948
_____________ = 2620 W/h
5.7 - 20%
On tombe pratiquement comme l'abaque du fabricant de pompe
Nota:
Il reste à déterminer les longueurs de câbles, tuyaux, support pour les panneaux photovoltaique, déterminer la meilleur inclinaison et les mettre à la terre, prévoir des para-surtenseurs contre les risques de foudre.
Diode bypass et hotspot
Fonctionnement des diodes bypass pour contrer un hot spot.
Caractéristiques d'un panneau (pris au hasard) pour illustrer l'article:
Tension en circuit ouvert (Voc) 21,6 V
Tension à puissance optimale (Vmp) 18 V
Courant de court-circuit (Isc) 4,88 A
Courant à puissance optimale (Imp) 4,44 A
Puissance maximale (Pmax) 80 Wp
1) Fonctionnement dans des conditions optimales.
D'après ce schéma les cellules reliées en série ont une tension de 18 V, le courant à puissance optimale (Imp) est de 4,44 A ce qui donne en puissance 18 V x 4.44 A = 79.92 W (arrondi a 80 W).
2) Fonctionnement avec un masque (ombre sur le panneau).
Sur ce panneau avec une seule cellule ombragée, il y a une perte générale de puissance par sous irradiation de la cellule en question, ce qui signifie une diminution de courant (intensité) de la cellule ombragée.
Comme nous savons que c'est l'intensité la plus faible qui prime sur toutes les autres, c'est une perte de puissance générale. P= UxI
Nous avions un courant à puissance optimale (Imp) de 4,44 A, si cette cellule descend par exemple à 2 A, nous obtiendrons en puissance 2 x 18 V soit 36 W.
La cellule ombragée bloquera l'intensité Imp traversant toutes les autres cellules, la tension à ses bornes augmente d’où apparition d’une surchauffe et le risque d'endommagement de la cellule et du panneau.
La cellule ira vers:
3) Fonctionnement avec diodes bypass.
Les diodes sont dans un boitier au dos des panneaux, il peut y en avoir de 2 jusqu'à 5 suivant les fabricants et le nombre de cellules, elles englobent une série ou plusieurs séries de cellules.
Leur fonctionnement consiste à isoler et donc à ne plus laisser passer le courant dans la série de cellules ombragées.
Dans ce cas de figure la diode bypass isole le sous réseau ombragé et le reste des cellules fournissent leur pleine puissance sans qu'il y ait le phénomène hot-spot.
Champ de panneaux solaire.
Read more
Un panneau solaire est composé d' un branchement de cellules photovoltaïques en série.
comme dans tout branchement en série c'est la tension V qui s'additionne, l'intensité A ne bouge pas en sachant que c'est l'intensité la plus basse du branchement en série qui compte.
Caractéristiques d'un panneau (pris au hasard) pour illustrer l'article:
Tension en circuit ouvert (Voc) 21,6 V
Tension à puissance optimale (Vmp) 18 V
Courant de court-circuit (Isc) 4,88 A
Courant à puissance optimale (Imp) 4,44 A
Puissance maximale (Pmax) 80 Wp
1) Fonctionnement dans des conditions optimales.
2) Fonctionnement avec un masque (ombre sur le panneau).
Sur ce panneau avec une seule cellule ombragée, il y a une perte générale de puissance par sous irradiation de la cellule en question, ce qui signifie une diminution de courant (intensité) de la cellule ombragée.
Comme nous savons que c'est l'intensité la plus faible qui prime sur toutes les autres, c'est une perte de puissance générale. P= UxI
Nous avions un courant à puissance optimale (Imp) de 4,44 A, si cette cellule descend par exemple à 2 A, nous obtiendrons en puissance 2 x 18 V soit 36 W.
La cellule ombragée bloquera l'intensité Imp traversant toutes les autres cellules, la tension à ses bornes augmente d’où apparition d’une surchauffe et le risque d'endommagement de la cellule et du panneau.
La cellule ira vers:
- Vpm = Voc
3) Fonctionnement avec diodes bypass.
Les diodes sont dans un boitier au dos des panneaux, il peut y en avoir de 2 jusqu'à 5 suivant les fabricants et le nombre de cellules, elles englobent une série ou plusieurs séries de cellules.
Leur fonctionnement consiste à isoler et donc à ne plus laisser passer le courant dans la série de cellules ombragées.
Dans ce cas de figure la diode bypass isole le sous réseau ombragé et le reste des cellules fournissent leur pleine puissance sans qu'il y ait le phénomène hot-spot.
Champ de panneaux solaire.
Alors que les diodes bypass sont utilisée à l'intérieur d'un module pour compenser l'effet d'autopolarisation inverse , le même phénomène peut être observé, entre les modules eux-même, lorsque un champ est constitué de modules en strings parallèles.
Les diodes de blocage évitent que le flux de courant soit inversé entre les strings de panneaux reliés en parallèle, quand il y a un ombrage sur l'un d'entre eux.
Système sur site isolé
Les diodes de blocage empêchent le déchargement de la batterie à travers les panneaux photovoltaïques en l'absence de lumière solaire.
