Les étapes de dimensionnement

Les différentes étapes pour le dimensionnement d’un système de pompage sont :

- Evaluation des besoins en eau

- Choix de site

- Calcule HMT

- Calcul de l’énergie hydraulique nécessaire

- Calcule l’énergie électrique

- Calcule de la puissance crête

- Choix des composants.

Evaluation des besoins en eau

• Besoins humains: La boisson, la cuisine, la lessive et la

toilette

• Besoins animaux, besoins pour l’irrigation, besoins

industriels,…

La détermination des besoins en eau pour la consommation

d’une population donnée dépend essentiellement de son

mode de vie.

Humains

Survie

Minimum admissible

Conditions de vie normales en Afrique

5l/jour

10l/jour30l/jour

Animaux

Bœuf

Mouton, chèvre

Cheval

Âne

Chameau

40 l/jour

5 l/jour

40 l/jour

20 l/jour

Irrigation

Cultures maraichages 60 m3/jour/ha

Pour le calcul des besoins en eau il existe trois normes qui sont:

1. la norme relative à la quantité minimale pour la survie

2. l’objectif actuel des organismes de financement : 20 l/jour/personne qui n’inclut pas le bétail et le maraîchage

3. la quantité minimale nécessaire au développement économique de 50 l/jour/personne, incluant :

– 20 l/jour/personne : pour les besoins personnels

– 20 l/jour/personne : 0,5 tête de bétail par personne

– 10 l/jour/personne : 2 m² de maraîchage par personne

Définition des conditions du site

Recueillir les données sur le site.

Recueillir les données sur l’ensoleillement mensuel

moyen selon différentes inclinaisons du champ.

Recueillir les données sur les moyennes mensuelles de

température ambiante.

Pour des conditions du site on va choisir le mois où

l’ensoleillement maximal est le plus faible et les besoins

en eau sont au maximum.

Calcule HMT

Pour calculer la HMT on mesure le niveau statique, la hauteurdu réservoir et les pertes de charge dues à la tuyauterie.

HMT=(Nd+Hr)(1+Pc)HMT: hauteur manométrique totale(m)

Nd: Niveau dynamique(m)

Hr: Hauteur de réservoir(m)

Pc : pertes de charge produites par le frottement de l’eau sur lesparois des conduites. Ces pertes sont fonction de la distance desconduites, de leur diamètre et du débit de la pompe ets’expriment en mètres d’eau. Le diamètre des conduites doitêtre calculé afin que ces pertes de charge correspondent au plusà 10 % de la hauteur géométrique totale

Calcul de l'énergie hydraulique nécessaire

Une fois les besoins nécessaires en volume d’eau pour

chaque mois de l’année et les caractéristiques du puits

sont définis, nous pouvons calculer l’énergie hydraulique

moyenne journalière et mensuelle nécessaire à partir de

la relation:

Eh: l’énergie hydraulique(KWh)

Ch: Constante hydraulique

Q : Débit de l’eau

HMT : hauteur manométrique totale (m)

La constante hydraulique

Dépend de la gravité terrestre et la densité d’eau, et

se calcule par:

CH=g.𝝏

Ch=9,81(ms ²).10 ³(kg/m³)

𝟑𝟔𝟎𝟎(𝐬

𝐡)

Ch=2,725kg.s.h/m²

• g : constante de la gravité (9,81 m/s²)

• ∂ : la densité de l’eau (1000 kg/m³)

Calcul de l’énergie électrique quotidienne requise

L’énergie nécessaire pour soulever une certainequantité d’eau sur une certaine hauteur pendant unejournée

Rp: en général le rendement des groupesmotopompes est de 30% à 45%, selon le type depompe et de moteur.

Calcule de la puissance crête

La puissance crête dans les conditions standarden watt-crête(Wc) que doit avoir le champestimer par la relation:

Pc=EélecIx 𝑹

Pc: puissance du générateur en Watt-crête

Q: débit en m3/jour

HMT: hauteur manométrique en mètre

I = Irradiation journalier en kWh/m2.jour

R = rendement d’onduleur.

Nombres des modules

Le nombre total de modules N constituant le générateur

PV est calculé par la formule suivante:

N=𝑷𝒄

𝑷umAvec :

• Pc : La puissance crête du générateur

• Pum : La puissance du module PV

choix d’onduleur

Avant de choisir notre onduleur, il faut que l’on

s’assure que :

La tension c’est la tension recommandé

La puissance nominale doit être supérieur a

la puissance des charge a alimenter groupe

motopompe

Il faut que la tension des panneaux compative

avec la tension d’onduleur

Choix de motopompe

Le choix d’une pompe se portera également

sur sa capacité à répondre aux conditions

variables du site

Le moteur doit être capable de supporter la

puissance crête du générateur photovoltaïque.

Lorsque HMT augmente, le rendement de la

pompe diminue très rapidement, le moteur

devrait tourner beaucoup plus rapidement pour

fournir un même débit.

Choix d’une pompe selon la HMT et le débit

demandés

Caractéristiques d’une pompe volumétrique

Caractéristiques d’une pompe centrifuge

Dimensionnement du réservoir d’eau

• lorsque la pompe est au fil du soleil, le réservoir

doit pouvoir stocker l’eau nécessaire pour la

journée

• le réservoir doit permettre une certaine autonomie

durant les journées peu ensoleillées

• Le réservoir doit être stocker plus que débit de

pompe, le stockage est en fonction de l’utilisation.

• Le volume de stockage est souvent dimensionné

entre 60% et 100% du volume moyen journalier

de l’eau pompée.

dimensionnement de la conduite d’eau

• Pour minimiser les pertes, il faut installer le

réservoir le plus prés possible et le relier le plus

directement a la pompe.

• La largeur de la conduite doit être dimensionnée

afin que, pour le débit demande, la perte de charge

exprimée en hauteur dynamique soit petite (<5 %)

comparée a la hauteur géométrique totale.

Perte de charge sur les conduites en fonction du

débit

Choix des câbles

• Tout d’abord, les câbles doivent avoir une tension

assignée compatible avec celle de l’installation.

• Vérification de l’étanchéité des boites de connexion

et de jonction.

• Nettoyage des contacts en cas d’oxydation des cosses

au niveau de la boite de connexion

• Les câbles de signaux doivent avoir une section

minimale de 1 mm²

La section des câbles

La section des câbles entre les panneaux etl’onduleur est:

S=𝝆𝑳

𝑹L: longueur aller + retour du conducteur expriméeen mètres

𝜌: La densité de conducteur

R=∆𝑈

𝐼: résistance en ohms Ω (3% de tension de

système)