Outil d'aide à la décision pour le dimensionnement de systèmes de pompage solaire PV

Résumé

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. La méthodologie dont fait l’objet cette recherche offre une solution intégrale, considérant les aspects prépondérants pour le dimensionnement optimal, laquelle garantit la meilleure configuration possible, autant pour l’approvisionnement en eau que pour l’aspect économique. Cette méthodologie est implantée dans un outil d’aide à la décision qui permet à l’utilisateur de fournir des informations de base, comme la localisation du site, les distances de pompage, le type de point de prise d’eau, le profil de consommation et l’albédo du sol. L’outil télécharge également toutes les données nécessaires pour la suite de calculs, soit une base de données d’équipements de pompage, de contrôleurs pour les pompes et de modules PV. Deux modes d’opération sont considérés dans le dimensionnement concernant la position des modules PV: 1) inclinaison égale à la latitude et 2) inclinaison fixe et optimale. L’outil calcule le nombre de modules PV en série à partir de la tension nominale de la pompe et calcule l’énergie incidente par panneau PV. Finalement, le nombre de modules PV en parallèle est évalué pour obtenir une probabilité de manque d’eau en deçà d’un seuil établi. Cette évaluation se fait avec plusieurs tailles de réservoir, ce qui produit un ensemble de solutions possibles. L’optimisation consiste à choisir la meilleure solution à partir du processus de dimensionnement. Comme la probabilité de manque d’eau a été considérée préalablement, c’est la partie variable de l’investissement initial qui sert de critère pour ce choix. Le résultat est alors un système de pompage PV (pompe; contrôleur; référence, inclinaison et quantité de modules PV et taille du réservoir) qui permet d’assurer un fonctionnement optimal avec une VAN minimale. En plus, un tarif de service d’eau est proposé afin d’assurer la pérennité du système, puisque l’entretien et le maintien d’actifs de quelques composantes sont obligatoires. Les tests réalisés montrent que la grande quantité de variables à considérer ainsi que la variabilité de l’énergie solaire font en sorte qu’il est toujours nécessaire de trouver un compromis entre fiabilité et investissement. La conception de plusieurs systèmes pour différentes communautés a permis de réaliser que le calcul de la taille du réservoir est primordial pour optimiser la solution, puisqu’il permet de stocker de l’eau pour les journées nuageuses et pour la nuit.

Date	9 juin 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Daniel Rousse (Directeur(-trice))