Concevoir un système d’autonomie solaire pour pompage d’eau : guide pratique
Pomper l’eau d’un puits, d’un forage ou d’une rivière sans raccordement électrique : c’est l’une des applications les plus rentables du solaire, car on a justement le plus besoin d’eau quand le soleil brille. Voici la méthode pour dimensionner un système de pompage solaire, avec un exemple complet.
Les composants d’un système de pompage solaire
- Les panneaux solaires, qui alimentent directement la pompe, sans batterie.
- La pompe : immergée (descendue dans un forage) ou de surface (posée au sol, pour une faible profondeur d’aspiration, 7 m au maximum).
- Le contrôleur ou variateur, souvent intégré, qui adapte la vitesse de la pompe à l’ensoleillement (suivi MPPT) et la protège contre la marche à sec.
- Le réservoir ou la citerne, qui stocke l’eau pour la nuit et les jours sans soleil, idéalement surélevé pour une distribution par gravité.
- Les accessoires : tuyauterie, clapet anti-retour, flotteur ou sonde de niveau pour arrêter la pompe quand le réservoir est plein ou le puits presque vide.
Étape 1 : estimer le besoin en eau
| Usage | Consommation indicative |
|---|---|
| Bovin adulte | 50 à 100 L par jour (plus en été) |
| Mouton ou chèvre | 5 à 10 L par jour |
| Potager (été) | 3 à 6 L par m² et par jour |
| Verger ou haie (goutte-à-goutte) | 5 à 20 L par arbre et par jour |
| Maison (hors eau potable du réseau) | 100 à 150 L par personne et par jour |
Prenez la valeur du mois le plus exigeant : souvent juillet pour l’irrigation, mais parfois l’hiver pour l’abreuvement, quand le soleil est faible.
Étape 2 : calculer la hauteur manométrique totale (HMT)
HMT = profondeur du niveau d’eau en pompage + hauteur jusqu’au point de sortie (haut du réservoir) + pertes de charge
- Le niveau d’eau baisse quand on pompe (rabattement) : utilisez le niveau dynamique, pas le niveau au repos.
- Les pertes de charge dans les tuyaux et les coudes ajoutent en général 10 à 20 % ; davantage avec un tuyau trop fin ou très long.
Étape 3 : choisir la pompe
Débit (m³/h) = volume quotidien ÷ heures de pompage utiles
Comptez 5 à 7 heures de pompage efficace par jour en été, 2 à 4 en hiver. Choisissez ensuite une pompe dont la courbe débit-hauteur donne ce débit à votre HMT, dans sa zone de bon rendement.
L’énergie nécessaire se calcule simplement :
Énergie hydraulique (Wh/jour) = 2,725 × volume (m³/jour) × HMT (m)
puis énergie électrique = énergie hydraulique ÷ rendement de la pompe (0,4 à 0,6 pour une pompe solaire DC).
Étape 4 : dimensionner les panneaux
Puissance des panneaux (Wc) = énergie électrique quotidienne ÷ (heures de soleil équivalent × 0,85)
Vérifiez ensuite que cette puissance atteint 1,2 à 1,5 fois la puissance de la pompe, pour qu’elle démarre tôt et tourne par ciel voilé. Les heures de soleil équivalent de votre région sont dans notre tableau de production par département (environ 5,5 à 7 h en juin, 1,4 à 3,9 h en décembre).
Étape 5 : dimensionner le réservoir
Prévoyez 1 à 3 jours de consommation : un réservoir de 5 m³ pour 2 à 3 m³ par jour. Surélevé de 5 à 10 m, il distribue l’eau par gravité sans pompe supplémentaire (environ 0,1 bar par mètre de hauteur).
Exemple complet
Un éleveur veut abreuver 30 bovins en été (environ 2,5 m³ par jour) à partir d’un forage dont le niveau dynamique est à 25 m, avec un réservoir surélevé de 5 m.
| Étape | Calcul | Résultat |
|---|---|---|
| HMT | (25 + 5) × 1,15 de pertes | environ 35 m |
| Énergie hydraulique | 2,725 × 2,5 × 35 | 240 Wh/jour |
| Énergie électrique (rendement 45 %) | 240 ÷ 0,45 | 530 Wh/jour |
| Débit | 2,5 m³ ÷ 6 h | 0,42 m³/h à 35 m |
| Panneaux (6 h de soleil équivalent en juillet) | 530 ÷ (6 × 0,85) | 105 Wc, arrondis à 200 Wc (1,5 × pompe de 120 à 150 W) |
| Réservoir | 2 jours | 5 m³ |
Installation et entretien
- Panneaux plein sud, inclinés de 30 à 45°, sans ombre ; certains systèmes utilisent un suivi manuel ou automatique du soleil pour pomper plus longtemps.
- Protection contre la marche à sec (sonde de niveau dans le forage) et flotteur dans le réservoir.
- Protection contre le gel des tuyaux et du réservoir si l’installation sert en hiver.
- Entretien : nettoyage des panneaux, contrôle annuel du débit, de la crépine et des connexions ; une pompe immergée de qualité dure 10 ans et plus.
Pour choisir une marque, voir notre article sur les pompes solaires Likou, et pour un projet agricole plus large, les panneaux solaires sur terrain agricole.
Questions fréquentes
Faut-il des batteries pour une pompe solaire ?
En général non. Il est bien plus économique de pomper quand le soleil brille et de stocker l'eau dans un réservoir surélevé ou une citerne, qui restitue l'eau par gravité. Les batteries ne se justifient que si l'eau doit être pompée la nuit ou à la demande (surpresseur domestique).
Quelle pompe solaire pour un puits de 30 mètres ?
Une pompe immergée DC (moteur sans balais) dont la courbe offre le débit voulu à environ 35 à 40 m de hauteur manométrique (30 m de profondeur plus le dénivelé et les pertes). Pour 3 m³ par jour, une pompe de 150 à 250 W avec 250 à 350 Wc de panneaux convient en été.
Une pompe solaire fonctionne-t-elle en hiver ?
Oui, mais elle pompe 2 à 4 fois moins d'eau qu'en été, et pas pendant le gel si les tuyaux et le réservoir ne sont pas protégés. Pour l'abreuvement hivernal, dimensionnez les panneaux sur le mois le plus sombre ou prévoyez un réservoir plus grand.