Application du convertisseur de fréquence dans le domaine des pompes à eau solaires
La pollution environnementale mondiale et les pénuries d'énergie ont contraint les populations à redoubler d'efforts pour trouver et développer de nouvelles sources d'énergie. Dans cette quête et ce développement, elles se tournent naturellement vers diverses sources d'énergie renouvelables alternatives, notamment l'éolien, le nucléaire, l'hydroélectricité, le solaire et le photovoltaïque. Bien que l'application pratique de la production d'énergie photovoltaïque présente diverses limites, avec la baisse des coûts de production, l'augmentation du coût de la production d'énergie minérale et la réduction de la consommation d'énergie minérale, la production d'énergie photovoltaïque entre progressivement dans la phase commerciale.
1. Principes fondamentaux de la production d'énergie photovoltaïque : Les cellules solaires sont principalement constituées de silicium monocristallin. Ce silicium monocristallin est utilisé pour créer une jonction pn similaire à celle d'une diode, et son principe de fonctionnement est similaire à celui d'une diode. Cependant, dans une diode, le mouvement des trous et des électrons à la jonction pn est entraîné par un champ électrique externe, tandis que dans une cellule solaire, le mouvement des trous et des électrons à la jonction pn est entraîné et influencé par les photons solaires et la chaleur rayonnante (*). C'est ce qu'on appelle communément l'effet photovoltaïque. Actuellement, le rendement de la conversion photoélectrique, ou cellules photovoltaïques, est d'environ 13 à 15 % pour le silicium monocristallin et de 11 à 13 % pour le silicium polycristallin. Les technologies les plus récentes incluent également les cellules photovoltaïques à couches minces.
2. Classification des systèmes de production d'énergie solaire photovoltaïque : Actuellement, les systèmes de production d'énergie solaire photovoltaïque peuvent être globalement divisés en trois catégories : les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque hors réseau, les systèmes de production d'énergie photovoltaïque connectés au réseau et les systèmes hybrides des deux premières. Les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque hors réseau sont une application courante de l'énergie solaire et sont utilisés tant au niveau national qu'international depuis plusieurs années. Ils sont relativement simples et largement adaptables. Cependant, leur utilisation est limitée par la taille importante et les difficultés de maintenance de leurs différents types de batteries de stockage.
3. Composants d'un système solaire photovoltaïque
● Cellules solaires photovoltaïques (substrats solaires) : réalisent la conversion photoélectrique.
● Batterie : Les batteries sont des composants essentiels des systèmes de production d’électricité photovoltaïque, stockant l’électricité produite par les cellules photovoltaïques. Actuellement, mon pays ne dispose pas de batteries dédiées aux systèmes photovoltaïques ; on utilise plutôt des batteries plomb-acide classiques.
● Onduleur CC : Sa fonction est de convertir le courant continu en courant alternatif. Les indicateurs de performance les plus importants pour ce composant sont donc la fiabilité et le rendement de conversion. Le courant alternatif converti par l'onduleur maximise la quantité d'énergie convertie par les cellules photovoltaïques et l'injecte dans le réseau ou directement dans les appareils consommateurs.
4. Un système de pompage d'eau photovoltaïque est un système optique, mécanique et électrique intégré classique. Il utilise des cellules solaires pour convertir directement l'énergie solaire en électricité, laquelle est ensuite convertie en courant alternatif par un onduleur. Cette énergie entraîne un moteur asynchrone à courant alternatif qui pompe l'eau des puits profonds, rivières, lacs, étangs et autres sources d'eau. Ce système est largement utilisé dans la lutte contre la désertification, la vie résidentielle, l'irrigation agricole, l'irrigation paysagère, l'élevage d'animaux en prairie, les fontaines panoramiques et les projets de traitement des eaux. Le système de pompage d'eau photovoltaïque présente les caractéristiques suivantes :
● Le système de pompe à eau photovoltaïque fonctionne de manière entièrement automatique, sans intervention humaine. Il est composé de cellules photovoltaïques (substrats solaires), de batteries (sur mesure), d'un onduleur photovoltaïque dédié, d'une pompe à eau et d'un dispositif de stockage d'eau.
● Un onduleur dédié aux pompes à eau photovoltaïques ajuste leur vitesse en fonction des variations d'intensité du soleil, garantissant ainsi une puissance de sortie proche de la puissance maximale du panneau solaire. Lorsque le soleil est abondant, la vitesse de la pompe reste dans les limites de sa vitesse nominale. En cas d'ensoleillement insuffisant, la pompe s'arrête automatiquement si la fréquence de fonctionnement minimale définie est atteinte.
● La pompe, entraînée par un moteur triphasé à courant alternatif, puise l'eau d'un puits profond et l'injecte dans un réservoir/bassin de stockage d'eau ou se raccorde directement au système d'irrigation. Différents types de pompes peuvent être utilisés en fonction des exigences du système et des conditions d'installation.
● Nous pouvons fournir des solutions rentables adaptées aux besoins régionaux et clients spécifiques.
Les systèmes de pompage d'eau photovoltaïques exploitent l'énergie solaire durable et fonctionnent du lever au coucher du soleil. Ils ne nécessitent aucune intervention humaine, aucun combustible fossile, fonctionnent de manière autonome et peuvent être intégrés au réseau électrique selon les besoins. Sûrs et fiables, ils peuvent être utilisés de manière flexible pour l'irrigation des terres agricoles, l'approvisionnement en eau potable pour les humains et le bétail, l'aménagement de jardins, l'embellissement des parcs, la construction de fontaines colorées, l'aération pour l'aquaculture, ainsi que l'approvisionnement en eau et le drainage des marais salants côtiers. Ils répondent efficacement aux besoins d'irrigation des terres agricoles, augmentent les rendements, économisent l'eau et l'énergie, et réduisent considérablement les apports traditionnels d'énergie et d'électricité. Ils offrent des avantages tels qu'une longue durée de vie, une faible consommation d'énergie, un faible niveau sonore, une régulation de vitesse équilibrée, un fonctionnement stable et sans interférence. Par conséquent, les systèmes de pompage d'eau photovoltaïques sont devenus le moyen le plus efficace de remplacer les combustibles fossiles par une énergie propre et un nouveau produit énergétique et technologique clé pour apporter des solutions globales aux défis mondiaux en matière d'alimentation et d'énergie.
