Les systèmes de pompage à énergie solaire pour l'abreuvement du bétail

Par le passé, on laissait le bétail paître librement dans les champs et s'abreuver dans n'importe quel marécage, ruisseau, rivière, lac ou étang-réservoir. Les éleveurs et les autres utilisateurs d'eau sont de plus en plus conscients des problèmes liés à l'accès direct du bétail aux réserves d'eau de surface. En effet, cette pratique a des répercussions sur la qualité de l'eau et des effets nocifs sur le bétail lui-même. Les éleveurs reconnaissent en outre que la répartition des réserves d'eau naturelles entrave souvent la gestion des grands pâturages.

Pour garantir un approvisionnement sûr et constant en eau de qualité pour le bétail tout en atténuant les effets négatifs sur la qualité de l'eau et sur l'environnement et en améliorant la gestion des grands pâturages, il est souvent nécessaire de transporter l'eau loin de la source. Malheureusement, on dispose rarement d'alimentation en énergie dans les parcours libres. Pour le transport de l'eau, il faut donc faire appel à une forme d'énergie de remplacement. Une des possibilités qui s'offrent aux éleveurs est l'utilisation d'une pompe photovoltaïque, aussi appelée pompe à énergie solaire.

Qu'est-ce qu'une pompe à énergie solaire?

Une pompe à énergie solaire est une pompe normale munie d'un moteur électrique. Pour générer sur place l'électricité nécessaire au moteur, un panneau solaire convertit l'énergie du soleil en courant électrique continu. Comme les panneaux solaires génèrent un courant électrique continu, on doit utiliser une pompe à énergie solaire équipée d'un moteur à courant continu, à moins d'y ajouter des composants électriques supplémentaires. Si la pompe possède un moteur à courant alternatif, il faut lui ajouter un convertisseur pour transformer le courant continu produit par le panneau solaire en courant alternatif. En raison de la complexité de cette solution, des coûts supplémentaires qu'elle exige et de l'efficacité réduite des systèmes à courant alternatif, la plupart des pompes à énergie solaire sont équipées d'un moteur à courant continu.

Qu'arrive-t-il quand le soleil est derrière les nuages?

Naturellement, les pompes à énergie solaire fonctionnent mieux sous le soleil que sous les nuages, ce qui est avantageux, puisque les bovins consomment plus d'eau par temps chaud et ensoleillé. Mais on a toujours besoin d'eau, même par temps nuageux. Quand le ciel est nuageux, les panneaux solaires produisent toujours de l'électricité, mais en quantité restreinte. Afin que le bétail dispose toujours d'eau en quantité suffisante, les systèmes de pompage à énergie solaire doivent comporter un réservoir contenant assez d'eau pour suffire à l'alimentation du bétail pendant trois ou quatre jours.

En quoi consiste une pompe à énergie solaire?

Les éléments qui composent une pompe à énergie solaire dépendent du type de système de pompage, qui peut être à entraînement direct ou à piles. Les dessins ci-dessous illustrent les composantes de chaque type de système :

Les deux systèmes doivent comprendre un réservoir d'eau, mais celui du système à piles peut être plus petit que celui du système à entraînement direct, puisque les piles offrent en fait une certaine capacité d'entreposage.

Quels sont les autres points à considérer?

Dans les systèmes à entraînement direct, il est important que la puissance de sortie des panneaux solaires corresponde à la puissance nécessaire au fonctionnement de la pompe, ce qui maximise l'efficacité énergétique. Dans les systèmes à piles, il faut employer des piles à décharge poussée de bonne qualité et les protéger au moyen de commandes électriques, comme des diodes antiretour et des régulateurs de charge. Certains panneaux solaires incorporent les commandes électriques.

Quels sont les types de pompe à énergie solaire les plus courants?

On trouve une grande variété de pompes à énergie solaire destinées à l'abreuvement du bétail. Si la réserve d'eau est un étang?réservoir, on peut y installer une pompe flottante. Dans les puits, on utilise souvent une pompe centrifuge submersible. Dans les étangs-réservoirs, les ruisseaux et les puits peu profonds, on peut employer une pompe de surface centrifuge à amorçage automatique ou une pompe volumétrique. Quel que soit le type de pompe, une application à basse tension comme l'énergie solaire exige qu'on veille à ce que la pompe corresponde aux exigences de prise et de décharge de l'application.

Quelle quantité d'eau une pompe à énergie solaire peut-elle pomper?

On peut configurer les systèmes de pompage à énergie solaire pour répondre à toute une gamme de besoins. La quantité d'eau que peut pomper une pompe à énergie solaire dépend de l'élévation, de la distance que l'eau doit parcourir dans le tuyau (et du diamètre du tuyau), du rendement de la pompe utilisée et de la quantité d'énergie disponible dans le système. L'ajout de panneaux solaires supplémentaires permet d'augmenter l'énergie disponible. Par exemple, une pompe de 1 HP alimentée par trois panneaux de 50 watts peut fournir de l'eau à un point situé 30 m plus haut que la source à raison d'environ 6,8 L/min. Par comparaison, une pompe d'arrosage à basse pression de 3 HP alimentée par une batterie de 60 panneaux solaires pourrait produire un débit d'environ 4 500 L/min.

Combien coûte un système de pompage à énergie solaire? Dans quelles conditions un tel système est-il rentable?

En général, si la source d'eau est à plus d'un kilomètre d'une ligne de transport d'énergie, il est moins coûteux d'utiliser l'énergie solaire que de rallonger la ligne de transport d'énergie. Évidemment, le coût des systèmes de pompage à énergie solaire varie selon leur capacité, mais la plupart des systèmes destinés à l'alimentation de réserves d'eau coûtent entre 2 000 $ et 6 000 $.

Quel entretien nécessite un système de pompage à énergie solaire?

Les principaux avantages des systèmes de pompage à énergie solaire sont leur simplicité et leur durabilité. La pompe, seule composante à posséder des pièces mobiles, ne représente qu'une part relativement faible de l'ensemble des coûts du système. À moins que le système ne soit installé dans un milieu extrêmement poussiéreux, il ne nécessitera qu'une inspection périodique du câblage et de l'aspect général des panneaux. On nettoie les panneaux à l'eau claire, à l'aide d'un linge doux. La fréquence d'inspection doit correspondre au volume de stockage. Si, par exemple, le système possède une réserve d'eau ou d'énergie suffisante pour trois jours, on doit l'inspecter au minimum tous les trois jours.

De quoi doit-on tenir compte dans le choix d'un emplacement pour un système de pompage à énergie solaire et dans son installation?

Les systèmes de pompage à énergie solaire ont notamment l'avantage d'être simples. Ainsi, l'utilisateur peut facilement les assembler et les installer. Le fournisseur de systèmes de pompage à énergie solaire doit fournir toute la documentation sur le fonctionnement du système, les plans de montage électrique et les instructions d'assemblage, d'installation et de mise en marche.

On peut installer le module photovoltaïque solaire (les panneaux) sur un poteau ou dans un cadre. Quel que soit le support choisi, il doit être suffisamment solide pour supporter des vents violents. Idéalement, il faut orienter le module vers le sud, mais une faible déviation de 15 degrés vers l'est ou l'ouest n'affecte pas le rendement de façon notable. Certains systèmes comportent un mécanisme qui déplace le panneau pour suivre le soleil au cours de la journée, mais pour la plupart des applications destinées à l'abreuvement, l'accroissement du rendement ne justifie pas le coût et la complexité de ces mécanismes. Certains utilisateurs trouvent cependant que le déplacement des panneaux augmente de beaucoup le rendement des systèmes à entraînement direct.

Les panneaux solaires doivent être inclinés à un certain angle par rapport à l'horizontale afin de maximiser la puissance de sortie. Si le panneau est fixé à l'année, l'angle doit correspondre à la latitude de l'emplacement. Si le panneau est mobile, l'angle d'inclinaison doit correspondre au degré de latitude de l'emplacement moins 10 à 15 degrés en été et plus 10 à 15 degrés en hiver. Les illustrations ci-dessous indiquent les angles d'inclinaison normaux pour la plupart des latitudes moyennes dans les Prairies canadiennes :

On doit placer les piles et les composants électriques dans un endroit aéré, à l'abri des intempéries. Si on utilise le système à la fin de l'automne ou en hiver, on doit isoler l'abri. Il faut aussi protéger les panneaux solaires et l'abri des dommages que pourraient causer les bovins. Les petits systèmes de pompage à énergie solaire à deux ou trois panneaux sont faciles à déplacer, ce qui constitue un avantage majeur pour les applications comme les systèmes de pâturage tournant. On peut alors transporter le système en débranchant la pompe et les tuyaux et en montant les panneaux, les piles, leur abri et un réservoir de stockage sur une remorque ou un traîneau.

Vue d'ensemble

Les systèmes de pompage à énergie solaire ne sont qu'une des solutions qui s'offrent aux producteurs intéressés à bien gérer leurs grands pâturages, à améliorer la qualité de l'eau d'abreuvement de leur bétail et à protéger leurs réserves d'eau. Pour de plus amples renseignements sur les autres systèmes d'abreuvement du bétail et les systèmes de pompage à énergie solaire, veuillez contacter le bureau de l'ARAP de votre région.