La méthodologie de pompage solaire révèle comment optimiser les systèmes photovoltaïques pour l’irrigation durable en zones arides. Découvrez les avantages économiques et environnementaux d’une installation à Marrakech, et pourquoi cette approche est essentielle pour l’agriculture marocaine.
Université Hassen II – Casablanca
Faculté des sciences
Master spécialisé en Énergies renouvelables et systèmes énergétiques
Stage de fin d’études
Dimensionnement et simulation d’une installation de pompage photovoltaïque
Présenté par : Ghadhi Ahmed
Encadré par :
Prof : Dennoun Sifaoui & Mr : Maalla Youssef
Faculté des sciences Ain Chock & Distrisol
| Soutenance | |
|---|---|
| Date | Membre du jury |
| Soutenu le 23/07/2019 | Prof : Dennoun Sifaoui (Encadrant) |
| Prof : Hassan Hamouda (Rapporteur) | |
Année universitaire 2018-2019
Introduction générale
L’épuisement des ressources fossiles, à plus ou moins long terme, la flambée du cours du pétrole, la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre rendent urgentes la maîtrise des consommations et la diversification des sources d’énergie ainsi que l’utilisation et le développement des énergies renouvelables.
Les énergies renouvelables sont des énergies issues du soleil, du vent, de la géothermie des chutes d’eau, des marées ou de la biomasse. Leur exploitation n’engendre pas ou peu de déchets et d’émissions polluantes ; ce sont les énergies de l’avenir. Ces énergies regroupent un certain nombre de filières technologiques selon la source d’énergie valorisée et l’énergie utile obtenue.
En effet, beaucoup de populations dans les zones rurales des pays en voie de développement affrontent de grands problèmes dus au déficit en eau. Ces problèmes sont spécialement accentués dans zones désertiques et semi-désertiques. Le déficit en eau dans les zones arides et semi-arides est une question vitale pour les populations. L’amélioration des conditions de vie dans ces zones est liée à la recherche des solutions adéquates à ce problème. Le pompage solaire photovoltaïque (PV) représente la solution idéale pour l’approvisionnement en eau partout où le réseau électrique est absent.
Les systèmes de pompage d’eau sont nécessaires dans une panoplie d’applications, allant de l’irrigation jusqu’à la consommation humaine. La source d’énergie utilisée pour ces types de systèmes varie en fonction de la localisation du site et des sources disponibles, et dans le cas où une connexion au réseau électrique n’est pas disponible, des sources alternatives d’énergie doivent être considérées. L’utilisation de combustibles fossiles est très répandue pour mettre en fonctionnement les équipements de pompage malgré leurs coûts élevés, le transport du carburant et la transformation requise du pétrole en combustible, leurs émissions de gaz à effet de serre et la haute périodicité et le coût d’entretien des systèmes.
L’utilisation d’énergie solaire pour le pompage de l’eau présente plusieurs avantages comme la réduction des émissions atmosphériques, un coût de maintenance réduit et une source d’énergie pratiquement inépuisable. L’un des principaux avantages concerne le stockage qui est directement réalisé à l’aide d’un réservoir d’eau, donc sans recourir aux batteries. Néanmoins, plusieurs facteurs doivent être considérés pour concevoir et choisir correctement les composants à utiliser dans un système, autrement dit une installation de pompage solaire est affectée par la localisation, les distances de pompage, le point de prise de l’eau, le profil de consommation, entre d’autres facteurs.
Une mauvaise adaptation entre les composants des systèmes et les caractéristiques spécifiques de l’application existe souvent, et peut nuire à l’efficacité ainsi qu’augmenter le coût global du projet.
En effet, en termes de chiffres, l’irrigation localisée basée sur les installations de pompage individuelles représente une part importante dans l’agriculture marocaine, soit environ 23 % de la superficie irriguée en 2010 [1]. Il est par ailleurs important de souligner que la plupart des exploitations agricoles au Maroc sont de petite taille (soit 53,3 % moins de 3 ha) nécessitant la petite irrigation.
Ces petites exploitations offrent une agriculture de subsistance et sont souvent très vulnérables à l’augmentation des prix de l’énergie, notamment le gasoil qui constitue une part de plus en plus importante dans le coût de production. D’ailleurs, même s’il n’existe pas de statistiques officielles, on sait déjà qu’une grande partie des motopompes d’irrigation fonctionnant au gasoil sont converties par les paysans en gaz butane, du fait de son prix largement subventionné.
Le Ministère de l’agriculture évoque le chiffre de plus de 100 000 ha irrigués par l’utilisation du butane. Selon le MEMEE, la consommation de butane dans l’agriculture est estimée à environ 800 ktep par an [1].
D’autre part, le Maroc profite d’un potentiel d’énergie solaire soit d’une irradiation solaire moyenne de 5,5 kWh/m2/j, et de 3000 heures d’ensoleillement par année, ce qui l’offre la situation pour accéder aux systèmes photovoltaïques et amplifier la productivité électrique par sources propres et amortir l’accès aux générateurs fossiles qui provoquent l’effet de serre et dont le stock est très limité.
Mais le recours au pompage solaire par l’agriculteur marocain est encouragé par l’état marocain qui s’est dirigé dans son programme ambitieux « Plan Maroc Vert », investit par 2,5 milliards de Dirhams, pour profiter des avantages incontournables de l’accès aux systèmes solaires photovoltaïques en général, et au pompage solaire dans l’agriculture et l’irrigation en particulier. Le recours au pompage solaire pour irrigations met plusieurs pats en avance, et le potentiel brut est estimé à 1478 MWc en termes de puissance des panneaux.
Le pompage photovoltaïque donc, représente une solution performante à l’agriculteur pour le profit d’une énergie inépuisable et propre pour l’approvisionnement en eau potable pour la consommation et l’irrigation depuis les puits et les nappes phréatiques ayant des grandes profondeurs dans les villages et les zones isolées d’un approvisionnement en eau et en électricité.
La mise en place d’un système photovoltaïque autonome comprenant un générateur photovoltaïque, un contrôleur et une pompe centrifuge est un moyen fiable pour remplacer les systèmes à carburants fossiles qui, même ayant des coûts moins chers, nuisent à l’environnement et diminuent d’efficacité à long terme.
Dans ce rapport, on traite le sujet de dimensionnement d’un système de pompage solaire photovoltaïque. Il est réparti en quatre chapitres. On entame le sujet dans le premier chapitre par le traitement du gisement de l’énergie solaire qui constitue la source de l’énergie du système étudié, puis on entre dans le deuxième chapitre qui donne des généralités sur du générateur photovoltaïque, sa structure, ses caractéristiques et les paramètres qui le contrôlent, puis on fait un dimensionnement détaillé d’un système de pompage solaire dans le troisième chapitre, et ensuite on traite les méthodologies de l’ensemble de calcul pour dimensionner le pompage solaire dans le quatrième chapitre.
Et on termine par le 5ième chapitre dans lequel on étudie une installation de pompage solaire à Marrakech suivie par une simulation par PVSYST 6.82 de cette installation.
Présentation de l’organisme d’accueil :
DISTRISOL, est une société qui opère dans le domaine de l’énergie solaire photovoltaïque et thermique. Elle est spécialisée dans le conseil et l’installation de solutions solaires : le photovoltaïque, chauffe-eau solaire thermique, chauffage solaire, et également l’éclairage public.
Elle est située à 246 Lotissement Al Massira 2 – Soualem, et est créée sur un capital de 100000 Dirhams.
Elle assure la gestion complète des projets solaires, de leur conception à leur réalisation, mais aussi au niveau de son suivi (supervision), sa maintenance et son exploitation:
- Organisation, planification et suivi du chantier.
- Raccordement et mise en service de l’installation.
- Suivi à distance et/ou visites régulières sur place avec rapports réguliers et alertes.
DISTRISOL a pour ambition d’accompagner ses clients tout au long de leurs processus, à chaque étape, en sélectionnant pour eux les meilleures marques de produits et équipements électriques, au meilleur rapport fiabilité – coût, en installant des systèmes permettant de maîtriser les coûts, d’optimiser le fonctionnement des appareils, et accompagnant dans toutes les phases d’exploitation à travers des services dédiés à la maîtrise de l’énergie.
L’entreprise accomplit son travail par la :
- Réalisation d’installations solaires
- Vente de matériel solaire
- Ingénierie et solutions d’efficacité énergétique
Elle adopte plusieurs marques et donc sur plusieurs systèmes, (ABB, SCHNEIDER, VICTRON, ENERGY, SMA, FRONIUS…). Ainsi que pour les capteurs solaires tant photovoltaïques que thermiques, la marque ADSTI SOLAR couvre l’ensemble des gammes que l’on trouve dans le commerce au niveau technologique.
Distrisol s’est engagée dans la vente et l’installation des projets solaires, tels que :
- Installations photovoltaïques autonomes dans sites isolés
- Installations photovoltaïques hybrides raccordés au réseau
- Installations de pompage solaires
Questions Fréquemment Posées
Quels sont les avantages du pompage solaire photovoltaïque?
L’utilisation d’énergie solaire pour le pompage de l’eau présente plusieurs avantages comme la réduction des émissions atmosphériques, un coût de maintenance réduit et une source d’énergie pratiquement inépuisable.
Comment le pompage solaire peut-il aider les zones arides?
Le pompage solaire photovoltaïque représente la solution idéale pour l’approvisionnement en eau partout où le réseau électrique est absent, ce qui est crucial pour les populations dans les zones arides et semi-arides.
Pourquoi est-il important de bien dimensionner une installation de pompage solaire?
Une mauvaise adaptation entre les composants des systèmes et les caractéristiques spécifiques de l’application existe souvent, et peut nuire à l’efficacité ainsi qu’augmenter le coût global du projet.