Informations et ressources scientifiques
sur le développement des zones arides et semi-arides

Titre : Conception d’un système de pompage d’eau solaire photovoltaïque expérimental pour régions isolées : mécanique, simulations et perspectives d’implantation

Auteur : Delpech, Théo

Etablissement de soutenance : École de technologie supérieure. Montréal

Grade : Mémoire de maîtrise électronique 2022

Résumé
L’eau douce est un des biens les plus précieux sur Terre. Sans elle, rien ne pousse et rien ne vit, le développement est impossible. Malgré cela, aujourd’hui, son accès est très inégal dans le monde mettant en péril la survie et la santé des membres de certaines communautés.

Afin de répondre à ce contexte, la nature du travail de recherche est alors double. La première est de réaliser la conception mécanique d’un banc d’essai qui simule à taille réelle un système de pompage photovoltaïque pour une communauté isolée. Le second objectif est de conceptualiser l’implantation d’un système de pompage solaire modulable, inspiré du banc d’essai, afin d’optimiser les perspectives d’évolution de consommation d’une communauté.

Par conséquent, pour mener à terme ces deux objectifs, plusieurs sujets sont abordés dans le présent document. Une revue de littérature qui présente l’avancée actuelle de la recherche dans le domaine. Une méthodologie complète. Il y a des simulations sur une année des systèmes de pompage solaire, par le biais de deux outils distincts. Finalement, une analyse de l’intégrité du système de pompage photovoltaïque est réalisée. Elle comprend deux études cruciales.

Tous ces travaux permettent de tirer de nombreux résultats et conclusions. Le banc d’essai est réalisable. Le dimensionnement est réalisé avec pour objectif de choisir les meilleurs composants classiques afin de maximiser la quantité d’eau pompée avec seulement un panneau standard pour une source d’eau de surface. L’intégralité de sa plage de fonctionnement est dressée dans un intervalle de hauteur de pompage compris entre 1 m et 11 m. Ainsi, il a la possibilité de pomper, respectivement, entre 54,65 m3/j et 7,44 m3/j soit alimenter, respectivement, entre 218 et 29 personnes consommant 250 L/j d’eau. Ces résultats s’inscrivent dans le respect d’une probabilité de manque d’eau inférieure à 5%. Les quantités pompées permettent ainsi à une communauté d’être autonome pour divers aspects en simultané.

Une étude de vieillissement montre que la probabilité de manque d’eau passe, en 25 ans, de 5% à 19,52%, en flux tendu, et de 5% à 7,9% avec un réservoir de trois jours.

L’intégrité structurelle du banc d’essai, face à une contrainte de vent de 145 km/h ainsi que son poids propre, est validée. La plage des débits à ne pas dépasser selon la hauteur d’aspiration de la pompe est explicitée dans le document afin d’éviter la cavitation.

Le système de pompage modulable a six modes distincts correspondant au nombre de panneaux photovoltaïque dans le système. Les six différentes configurations et les méthodes techniques pour les mettre en place sont détaillées dans l’étude. Il permet alors d’alimenter entre 80 et 502 personnes consommant 250 L/j ou entre 200 et 1255 personnes ayant une consommation de confort de 100 L/j.

L’intégrité structurelle du support des panneaux PV du système modulable est validée avec quelques mises en gardes sur la classe des vis de soutien de l’ensemble.

Présentation

Version intégrale (12 Mb)