Les pompes solaires : puiser l’eau grâce au soleil

publié le 31/05/2023 | mis à jour le 14/06/2023 | par Lucas Marc-Martin

Qu’est-ce qu’une pompe solaire ?

Une pompe solaire (ou pompe photovoltaïque) permet de pomper l’eau d’un réservoir naturel (lac, étang, rivière) ou artificiel (une cuve), et ce peu importe le volume en utilisant une énergie renouvelable : le soleil.

Utilisé depuis les années 70, ce dispositif tend à se développer en raison de sa praticité et de son accessibilité. Étudions plus en détail son fonctionnement.

Comment fonctionne une pompe solaire ?

Bien que le principe du pompage reste assez simple à comprendre, une description du fonctionnement de base de la pompe solaire s’impose, y compris pour les options de cette installation.

Quels sont les éléments qui composent une pompe solaire ?

Pour faire fonctionner une pompe solaire, il faut une installation solaire standard, c’est-à-dire des panneaux solaires munis de cellules photovoltaïques (cellules en silicium monocristallin ou polycristallin).

Ces panneaux, grâce à l’énergie du soleil, font tourner le moteur électrique (ou le générateur) de la pompe, moteur de type :

• continu (à bobinage électromagnétique) ;
• alternatif (c’est le type de moteur le plus souvent installé en raison de son coût moins élevé et de ses performances qui sont meilleures).

La pompe centrifuge (refoulante ou aspirante-refoulante) est ensuite reliée à un réseau d’eau ou des bornes-fontaines. Le principe est simple : en tournant, l’impulseur, ou roue à aubes, (une aube étant une sorte de turbine) aspire l’eau à l’intérieur de la pompe. Cette mécanique se produit jusque dans le cœur de la pompe jusqu’à ce que l’eau soit refoulée via une infrastructure hydraulique qui va la conduire jusqu’à un système d’irrigation ou un réservoir de stockage.

Récapitulons :

1. les panneaux solaires récupèrent l’énergie du soleil ;
2. cette énergie alimente le moteur électrique de la pompe solaire ;
3. l’impulseur et l’aube situés dans le corps de la pompe aspirent l’eau avant de la refouler ;
4. l’eau est dirigée vers un système d’irrigation ou un réservoir de stockage.

Les options d’une pompe solaire

Notez donc que l’installation peut être complétée par :

• des batteries, indispensables pour stocker l’énergie solaire et utiliser la pompe à n’importe quel moment, surtout hors période d’ensoleillement ;
• un régulateur de charge, pratique pour adapter le niveau de charge de la batterie ;
• un système de potabilisation, si cette installation est destinée à puiser de l’eau qui sera rendue potable ;
• un onduleur, nécessaire pour optimiser la puissance de la pompe solaire en fonction de l’intensité du soleil ;
• un surpresseur, dont le rôle est de maintenir le débit et la pression de l’eau de la pompe solaire.

Quels sont les différents types et méthodes de pompes qui existent ?

Penchons-nous maintenant sur deux caractéristiques importantes des pompes en règle générale : le type (immergé ou de surface) et la méthode de fonctionnement (hélicoïdale ou centrifuge).

Les types de pompe

Deux types de pompes de solaires se partagent le marché :

• la pompe immergée. Comme son nom l’indique, la pompe immergée se positionne sous l’eau, ce qui la rend discrète et silencieuse. L’avantage ? Elle ne connaît pas le risque de gel l’hiver et permet de puiser de l’eau dans des sources profondes. Par contre, une protection contre le sable et les impuretés est indispensable ;
• la pompe de surface. Auto-amorçante, cette pompe s’installe près de la source d’eau ou dans un local technique et se destine aux sources d’eau peu profondes. Elle demande un entretien plus important l’hiver et peut créer des nuisances sonores.

Les méthodes de pompage

Il existe deux grandes méthodes de pompages pour les pompes solaires :

• les pompes hélicoïdales. Puisant l’eau à la verticale, la pompe hélicoïdale (pompe à vis excentrique ou pompe à cavité progressive) est utilisée dans les puits profonds, car elle affiche une hauteur maximum nanométrique importante mais un faible débit (pour pomper de faibles volumes). Son rotor métallique, qui ressemble à un tire-bouchon, tourne à l’intérieur du stator en caoutchouc et soulève l’eau jusqu’à la surface ;
• les pompes centrifuges. Puisant l’eau à l’horizontale, la pompe centrifuge utilise une buse d’aspiration au cœur d’une turbine pour aspirer l’eau. Elle se caractérise par un débit plus élevé (deux fois plus important que la pompe hélicoïdale) mais une hauteur maximum nanométrique 3 fois plus faible.

Pourquoi les pompes solaires sont-elles utilisées ?

Malgré une certaine adaptabilité qui lui permet d’être installée près de tout réservoir naturel ou artificiel, la pompe solaire reste une installation très préconisée en ruralité et dans les pays ou régions à fort taux d’ensoleillement.

Les pompes solaires, une utilisation très préconisée en ruralité

Encore peu démocratisées, les pompes solaires apparaissent surtout comme des alternatives intéressantes dans les zones rurales qui ne sont pas raccordées au réseau électrique.

Elles permettent, entre autres de :

• puiser dans des puits ou des forages (on parle alors de pompe solaire pour puits) ;
• pomper des réserves naturelles (pompe solaire pour bassin, pour étang, pour lac, etc.) ;
• mettre l’eau en pression afin de se créer un circuit d’eau fermé (pour un camping-car, une maison, un bungalow, etc.) ;
• alimenter un réseau d’irrigation pour un potager, une serre, un jardin, etc.
• abreuver des animaux de ferme.

À quel rendement s’attendre avec une pompe solaire ?

Sur une journée de 24 heures, seules 6 heures permettent de produire de l’énergie grâce au soleil. Ce laps de temps très court doit donc être utilisé à bon escient pour produire assez d’énergie pour pomper l’eau, qu’elle soit en surface ou immergée.

Pour vous donner un ordre d’idée, voici l’ensoleillement journalier en kilowattheure/m²/jour mesuré dans différents pays/régions du monde :

L’Afrique sahélienne (Burkina Faso, Mali, Mauritanie, Niger et Tchad) semble donc être une région parfaite pour utiliser les pompes solaires. Avec un ensoleillement maximum de 5 heures, des ressources en eau très faibles en surface mais importantes sous terre et un accès très restreint aux énergies fossiles, les pompes solaires répondent à toutes les contraintes de cette région pour faciliter l’accès à l’eau pour les populations locales.

Panorama des avantages et des inconvénients de la pompe solaire

Vous hésitez encore à installer une pompe solaire chez vous ? La liste des avantages et des inconvénients vous aidera à y voir plus clair.

Avantages de la pompe solaire

• Elle utilise une énergie gratuite et renouvelable.
• Son utilisation est peu coûteuse, il faut simplement compter les frais d’entretien liés au nettoyage (qui restent très faibles).
• La durée de vie des panneaux solaires est relativement longue (entre 25 et 30 ans), supérieure à la durée de vie de la pompe (environ 10 ans).
• C’est une installation complètement autonome.
• Vous pouvez bénéficier d’aides financières pour installer des panneaux solaires.

Inconvénients de la pompe solaire

• L’énergie solaire n’est disponible que sur les périodes d’ensoleillement. Les panneaux doivent avoir l’orientation et l’inclinaison parfaite pour suivre la courbe du soleil afin d’avoir une efficacité optimale.
• Toutes les régions n’ont pas le même taux d’ensoleillement. Une étude préalable de faisabilité (entre 1 000 et 2 500 €) est indispensable pour étudier le potentiel solaire de votre terrain.
• Le coût à l’achat reste assez élevé.
• Ces installations sont souvent sujettes à des vols.

À noter que les pompes avec batterie ne sont pas sans reproches puisque :

• la durée de vie des batteries dépasse rarement les 3 ans ;
• le coût à l’achat de l’installation totale (batterie comprise) reste, lui aussi, assez élevé ;
• elles nécessitent beaucoup plus d’entretien ;
• une baisse de rendement (entre 20 et 30 %) se fait remarquer tout au long de la vie des batteries.

Quel est le prix d’une pompe solaire ?

Sur le marché, les prix d’une installation complète peuvent passer de quelques centaines d’euros à plusieurs milliers d’euros. Cette différence s’explique par la grande fourchette de tarifs de pompes ainsi que de batteries. L’achat d’un kit solaire complet vous assurera une installation à moindres frais mais pour une plus faible utilisation.

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