Université Sultan Moulay Slimane

Faculté Polydisciplinaire
Département de Physique
Béni Mellal

Master :
Ingénierie des Energies Renouvelables et Efficacité Energétique
Module : SOLAIRE BASSE TEMPERATURE

Rapport:

Pompage Solaire

Réalisé par : Encadré par :

OMAR EL HABBAZI Pr. A.BAHLAOUI

Année universitaire : 2023-2024

2024
 Table des matières

INTRODUCTION ..................................................................................................................... 5
INTRODUCTION GENERALE .................................................................................................................. 5
PROBLEMATIQUE ............................................................................................................................ 6
Chapitre 1 : GENERALITES ...................................................................................................... 7
Définition ............................................................................................................................................ 7
Les applications ............................................................................................................................... 7
Les systèmes de pompage solaire .............................................................................................. 8
Chapitre 2 : Dimensionnement et installation de pompage solaire au fil du soleil ................... 9
Etude technique .................................................................................................................................. 9
Etude financière ............................................................................................................................ 12
Simulation PvSyst ..................................................................................................................... 14
Chapitre 3 : RESULTATS ET DISCUSSION ............................................................................... 19
Conclusion........................................................................................................................... 24

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 Liste des figures

Figure 1 : exemple pompage pour irrigation………………………………………………………7

Figure 2 : pompage au fil du soleil……………………………………………..……………..………..8

Figure 3 : schéma pompage avec batteries…………….………………………….……..……….8

Figure 4 : étapes du pompage solaire…………………….………………………………………..….9

Figure 5 : Interface de PvSyst…………………………………..…………………………………………14

Figure 6 : Conception du projet…………………………………………..………………………….….15

Figure 7 : données météo………………………………………………………………………………….15

Figure 8 : Orientation des panneaux…………………………..………………………………….…16

Figure 9 : Puits et réservoirs……………………………………………..……………………………..16

Figure 10 : définition système de pompage…………………………..……………………..…17

Figure 11 : type onduleur……………………………………………………………..…………………18

Figure 12 : Paramètres de simulation………………………………………………..……………19

Figure 13 : caractéristiques onduleur………………………………………………………...……20

Figure 14 : Indice de performance (PR) et Fraction solaire (SF)……..……………..21

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 Liste des tableaux

Tableau1 : Caractéristique de puits et du réservoir………………………………………………9

Tableau2 : Caractéristiques du module…………………………………………………………………10

Tableau3 : Etude financière Système 2…………………………………………………………………13

Tableau4 : calculs des couts…………………………………………………………………………………..13

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 Introduction générale

De par sa vocation agricole, le Maroc a connu de nombreuses avancées

technologiques en matière d’irrigation et de gestion de la consommation d’eau à
usage agricole, à travers la mise en place de techniques de goutte à goutte et de
stockage via des bassins de rétention. Cependant, l’accès à l’énergie permettant
de mettre les eaux souterraines à la disposition des agriculteurs, est toujours
demeuré une problématique majeure, dans la mesure où pour
l’approvisionnement, le Maroc reste dépendant à plus de 90% de l’énergie fossile.
De ce fait, les agriculteurs de toute typologie ont cherché à s’approvisionner par
la source d’énergie la moins chère sur le marché. Ainsi, sur une longue période, le
diesel et le butane, par le biais de subventions de l’état, se sont démarqués par
leurs coûts relativement bas. Certains propriétaires d’exploitations agricoles, qui
sont connectées au réseau d’électricité, ont choisis le recours à des installations
adaptées leur permettant d’être soulagés de la logistique imposée par
l’approvisionnement régulier en diesel ou en bonbonnes de gaz et ce, malgré leur
coût supérieur. A partir de 2012, et grâce à la baisse des prix des technologies
photovoltaïques, des installations de pompage solaire ont progressivement vu le
jour et se sont mises à concurrencer les autres sources d’énergie, notamment
suite à la suppression des droits de subvention des carburants fossiles par l’Etat.
La lourdeur logistique induite par la gestion du stock des bonbonnes de gaz
représentait également une contrainte importante. Malgré l’investissement initial
conséquent pour certaines catégories d’agriculteurs, le marché du pompage
solaire photovoltaïque n’a cessé d’évoluer pour atteindre une puissance annuelle
installée de 7 MWc, avec un chiffre d’affaires avoisinant les 65 millions de
dirhams (AMISOLE, atelier organisé, en 18/12/2017, entre l’association allemande
solaire BSW et l’AMISOLE), qui serait revu à la hausse grâce aux subventions
annoncés par l’Etat dans les années à venir.

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 PROBLEMATIQUE

Comment peut-t-on satisfaire nos besoins de l’eau tout en évitant un

sous/sur dimensionnement ?

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 Chapitre 1 : GENERALITES

Définition :
Les systèmes de pompage solaire permettent un approvisionnement en eau à partir d’une
source à n’importe quel endroit même si aucune source d’énergie n’est présente sur le site.

Les applications :

Un système de pompage solaire peut être utilisé pour :

- Se fournir en eau potable;

- Abreuver les animaux;

- Irriguer;

- Remplir des réservoirs, des citernes, des cuves à eau;

- Transférer de l’eau;

Figure 1 : exemple pompage pour irrigation

Les systèmes de pompage solaire :

Actuellement, deux systèmes de pompage photovoltaïque sont utilisés, avec et
sans batteries.

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Le pompage au fil du soleil

Le stockage se fait de manière hydraulique, l'eau étant pompée, lorsqu'il y a

suffisamment d'ensoleillement, dans un réservoir au-dessus du sol. Elle est
ensuite distribuée par gravité au besoin.

Figure 2 : pompage au fil du soleil

Le pompage avec stockage électrochimique (batteries) :

C’est la configuration la plus courante des systèmes photovoltaïques autonomes,

elle comporte des batteries qui emmagasinent l’énergie électrique produite par le
générateur photovoltaïque au cours de la journée.

Figure 3 : schéma pompage avec batteries

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 Chapitre 2 : Dimensionnement et installation de pompage solaire au
fil du soleil
Le pompage au fil du soleil permet d’utiliser un système photovoltaïque plus
simple, plus fiable et moins coûteux qu’un système avec batterie. Le stockage de
l’eau se fait dans un château d’eau, l’eau est ensuite distribuée par gravité aux
fontaines.

Figure 4 : étapes du pompage solaire

Etude technique:
Site : Marrakech → latitude : 31,63 ; longitude : -8.
Besoins en eau : 75 /jr.
Caractéristique de puits et du réservoir :

Niveau Niveau Rabattement Hauteur du Perte de charge

statique (Ns) dyamique (Rm) réservoir (Hr) des
conduites
(Nd)
68m 70m 2m 3m 10%de
(Nd+Hr)
Tableau1 : Caractéristique de puits et du réservoir
On suppose que :

le rendement de la motopompe est =45%.

Coefficient de perte attribuable à la température ; à la poussière ; rendement de l’onduleur
et la chute de tension en ligne. =80%.

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Caractéristiques du module :

Tableau2 :Caractéristiques du module

Détermination de la HMT :
HMT = Hg + Pch
La hauteur géométrique : Hg= Hr + Nd → Hg = 70+3=73 mce
Les pertes : 10% → Pch=7.3 mce
Alors la hauteur manométrique totale vaut :
HMT = Hg + Pch= 73 + 7.3 ce qui donne : HMT=80.3 mce

Calcul de la puissance électrique de la motopompe :

Le dimensionnement de générateur PV se fait en se basant sur l’irradiation du mois le plus
défavorable (Novembre): Irr=150.31÷30=5.01kWh/m².jr
La puissance hydraulique :

= × ×

= 2.725 × 15 × 80.3 = .
La puissance électrique de la motopompe

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Choix du groupe motopompe
On choisit une pompe Pedrollo,

de référence : 6SR12/11 et de caractéristique

Détermination du champ photovoltaïque :
Compatibilité en tension :
Le nombre maximum de modules dans une chaîne :

= 800/42.5=18.82 soit 18 modules

Le nombre minimal de modules dans une chaîne :

*+= 250/26.06= 9.59 soit 10 modules

Compatibilité en courant :

Le nombre maximal de chaines

./ 0123= 31/8.85=3.5 soit 3 chaines

Nombre totale des panneaux

On a avec

Alors : . =8 9:/ ;<== 36 modules

Notre pompe est triphasé 380V, donc il faut que la tension du champ PV soit
supérieure à 380v.

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Pour cela on Détermine un champ de 36 panneaux, 2 chaines et 18 panneaux en
série.
Dimensionnement du câble :
Entre le champ PV et le variateur de vitesse :
La distance entre le champ PV et local technique : l=20m
La tension : > =37.8×18=680.4V
Le courant max : ? =8.85×2=17.7A
La chute de tension : ∆U=3%.
La résistivité du cuivre : @ = 1.6 × 10−8 Ω.m.
∆U=R×I ∆U=0.03×680.4=20.412V

S= (@xl)/R S= 0.55 ² on prend 1.5 ²

Entre le variateur de vitesse et la pompe :

La distance entre le variateur de vitesse et la pompe : l=75m

La puissance sortie nominal du variateur de vitesse : E =11kW
La tension : >FG=380V
Le courant max : ? =16.71A
La chute de tension : ∆U=3%.→∆U=0.03×380=11.4V
La résistivité du cuivre : @ = 1.6 × 10−8 Ω.m.

S= 3.51 ² on prend 4mm²

Etude financière
Système I : « Pompage avec gaz du butane »

Le besoin journalière en eau « 75 m3 d’eau » est assuré par 3 bouteilles de butane,

Chaque bouteille coûte 40 MAD. Donc la facture énergétique journalière sera 120
MAD. D’où la facture annuelle est de 43 800 MAD.

Système II : « Pompage solaire »

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 Tableau 3 :Etude financière Système 2
Le cout d’investissement initial est 89 542 MAD, et le coût approximatif de maintenance est
1000 MAD/ans. Le tableau ci-dessous résume les calculs pendant 5 ans.

Début 1 2 3 4 5
Système I 43800 43800 43800 43800 43800
Système II 1000 1000 1000 1000 1000
Panneau PV 260W -33600
Variateur de -16422
vitesse
Groupe -32520
motopompe
Autres charges -7000
d'acquisition
COUT -89542
D'INVESTISSEMENT
initial
CASH-FLOW -89542 42800 42800 42800 42800 42800
Tableau 4 : calculs des couts

Délai de récupération du capital investi 92 733.33 MAD soit 2 ans et 2 mois

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Simulation PVsyst :

Le logiciel PVsyst permet de :

Pré-dimensionnement
Estimation rapide de la production pour une première étude de vos installations
Conception de projet
Etude détaillée, dimensionnement et simulation horaire, résultats dans un rapport
complet imprimable.
Données météo (importation de diverses sources, génération synthétique,…).
Base de données de composante (module PV, onduleur, batteries, pompes, etc.)
outils didactiques, (géométrie solaire, optimisation de l’orientation, comportement
électrique du champs PV avec ombrage).
analyse de données réelles mesurées (avancé).

On lance le logiciel PVSYST, l’interface suivante s’affiche :

Figure 5 : Interface de PvSyst

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Conception du projet :

Dans cette étape, on va introduire plusieurs paramètres nécessaires pour avoir un

simulation de notre système Les calculs sont basés sur des systèmes réels
commercialisés que l’on choisira parmi une vaste liste.

Figure 6 :Conception du projet

On introduit le fichier météonorme de notre site (Marrakech).

Figure 7 :données météo

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Ensuite on précise l’orientation de notre champ PV ainsi l’inclinaison et la période
choisit.

Figure 8 :Orientation des panneaux

Le bouton Besoins d’eau permet généralement de déterminer le type de
pompage, les caractéristiques du circuit hydraulique.

Figure9 :Puits et réservoirs

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Le bouton Système permet généralement de sélectionner la pompe, le module PV
et de déterminer la structure de champ PV.

Figure10 :définition système de pompage

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 Figure11 :type onduleur

On lance la simulation par le bouton lancer la simulation. La simulation calcule la

distribution des énergies tout au long de l’année.et prépare Un rapport complet
avec tous les paramètres impliquées et les résultats principaux est conçu pour
être directement transmis au client

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 Résultats et Discussion
Après la simulation par le PVSYST de la consommation de notre système de pompage au fil du
soleil, on obtient un rapport des résultats (voir la figure).

Figure12 :Paramètres de simulation

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D’après le rapport de la simulation et d’après les résultats, on a conclu que notre
modélisation par le logiciel PVsyst a abouti à :

Deux (02) modules en parallèle de puissance globale du champ nominale de

9.36KWc aux conditions de fonctionnement de 8.4 KWc à la température de 50°C,
d’une surface totale des modules de 58.9m², soit surface cellule de 51.6m².
Ces panneaux photovoltaïques avec Silicium mono cristallin de modèle
(JAM6(BK) 60-260/SI).
Les modules sont un assemblage de photopile (ou cellule) montée en parallèle,
afin d’obtenir la tension désirée (12V, 24V…).la cellule photovoltaïque est
l’élément de base dans la conversion du rayonnement. Plusieurs cellules sont
associées dans un module qui est la plus petite surface de capacité transformable,
montrable et démontrable sur un site. Les modules sont regroupés en panneaux,
qui sont à leur tour associés pour obtenir des champs photovoltaïques selon les
besoins. Les cellules photovoltaïques sont réalisées principalement par le silicium
cristallin, qui est utilisé sous forme monocristalline ou multi-cristalline en
plaquette ou en ruban ou encore en couches semi-minces sur substrat selon les
technologies récentes.

Figure 13: caractéristiques onduleur

Le convertisseur de puissance d’onduleur MPPT-AC avec une tension minimale de

400V, d’une puissance de 11KW, d’une tension maximale de 700V ; la tension du
champ maximale de 800V avec une efficacité maximale de 97.5%.

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 Figure 14 : Indice de performance (PR) et Fraction solaire (SF)

Cette figure (1) montre la variation normalisée de l’installation en fonction des

différents mois de l’année, On voit bien que l’énergie effective à la pompe étant
presque la même durant les différents mois de l’année d’ordre 2.87 KWh/KWp/j,
pour les pertes du système (Convertisseur seuil) étant de 0.46 KWh/KWp/j, cette
valeur est maximale dans la saison d’été et moins importante dans les mois
d’hiver tels que, décembre, janvier et le mois de février.
Pour cette figure (2) qui représente l’indice de performance et fraction solaire en
fonction des différents mois de l’année, on constate que cet indice est très
important pendant les moins de janvier, février , novembre et décembre, dans ces
mois où la température est très basse , cette valeur étant environ 0.5, pour les
autres mois , ce facteur de performance varie d’un mois à un autre et n’excède
pas les 0.4.

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On remarque que l’énergie effective sortie champ est maximale dans la plage
entre 5 et 8 KWh/m².jr

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Ce diagramme des pertes nous édifie sur les différentes pertes d'énergie des
ménages au niveau des différentes chaines de conversion et de transmission.

Cette figure représente les émissions de CO2 prévus que l’installation doit
émettre durant les 30 années de fonctionnement. Avec économie d’une quantité
de 14.8T de CO2.

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 Conclusion

Dans cet exposé nous avons vu qu’avec certains détails toutes les étapes
nécessaires au dimensionnement et à la modélisation de notre système de
pompage photovoltaïque, à l’aide du Logiciel de modélisation de notre système et
d’essayer d’optimiser le nombre et la qualité des panneaux photovoltaïque, des
régulateurs, et des onduleurs en prenant compte des paramètres réels
envisageables (le besoin en eau, la disposition du site sur le terrain, les
contraintes en termes de puissance, les paramètres constructeur etc.) ce qui nous
permet de simuler un fonctionnement dans des conditions réelles très précises
(Température, ensoleillement, puissance.etc.

Page 24
 Bibliothèque

[1] Jimmy Royer, Thomas Djiako, Eric Schiller, Bocar Sada Sy Sous la direction de
Eric Schiller, LE POMPAGE PHOTOVOLTAIQUE Manuel de cours à l’intention des
ingénieurs et des techniciens,IEPF/Université d’Ottawa/EIER/CREPA

[2] Riadh BEN HAMOUDA, NOTIONS DE MECANIQUE DES FLUIDES Cours et

Exercices Corrigés, Centre de Publication Universitaire

[3]https://www.youtube.com/playlist?list=PLrxQcAVuMMmpIbyF2gTWfgEvOBegrUM5o

[4] https://ec.europa.eu/jrc/en/pvgis

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