Pompe solaire pour l'Asie du Sud-Est : les 10 mètres que vous ajoutez vous-même

La réponse courte : en Asie du Sud-Est, le soleil n’est pas le problème et l’eau est généralement peu profonde. L’Asie du Sud-Est reçoit de 4,1 à 6,7 kWh/m2/jour selon le mois et l’île, ce qui est largement suffisant pour pomper, et les eaux souterraines dans les plaines rizicoles ne sont souvent qu’à 5 à 15 m de profondeur. Ce qui casse réellement les systèmes ici, c’est la hauteur que vous ajoutez vous-même - où vous placez la pompe, la longueur de tuyau que vous tendez, la hauteur à laquelle vous poussez l’eau - plus le mois de saison des pluies où le soleil baisse, et le sel côtier. Réduisez la hauteur et vous n’avez besoin que d’une pompe plus petite et moins chère que prévu.

J’expédie régulièrement vers les Philippines et l’Indonésie, et le schéma de défaillance est l’opposé de celui de l’Afrique. En Afrique, l’eau est profonde et la pompe doit travailler. Ici, l’eau est facile et l’acheteur manque quand même d’eau, car une pompe à faible hauteur n’a presque aucune pression en réserve et chaque mètre ajouté sort directement du débit.

Pourquoi l’Asie du Sud-Est est un problème différent de l’Afrique

Les acheteurs supposent souvent que les deux marchés sont identiques parce que les deux sont chauds et tropicaux. Ce n’est pas le cas.

Lisez la quatrième ligne attentivement. La géographie archipélagique est la raison pour laquelle le pompage solaire a plus de sens ici que presque partout : tirer une ligne de distribution vers une petite île ou un barangay isolé coûte plus que ce que la pompe économisera jamais, et le diesel doit survivre à un trajet en bateau. Environ 20 pour cent des Philippins vivent encore sans accès fiable au réseau, surtout sur les plus petites îles et dans les hautes terres.

Le mois qui surprend les gens est la saison des pluies, pas la saison sèche

C’est l’exact opposé du problème africain dont j’ai écrit dans le guide Afrique, et c’est pourquoi vous ne pouvez pas réutiliser un modèle.

Voici de vraies données mensuelles de la climatologie NASA POWER, l’irradiation solaire journalière moyenne sur une surface horizontale en kWh/m2/jour :

Irradiation solaire journalière moyenne sur une surface horizontale, kWh/m2/jour, climatologie NASA POWER.

Deux choses sautent aux yeux, et aucune n’est évidente dans une brochure commerciale.

D’abord, la moyenne annuelle n’est pas le danger. Manille fait en moyenne 5,10 et ne descend jamais sous 4,15. C’est un faible écart comparé à Nairobi qui chute de 41 pour cent, et cela signifie que la moyenne annuelle est un point de départ beaucoup plus sûr ici qu’en Afrique de l’Est.

Ensuite, le pire mois n’est pas celui que vous devineriez. Regardez Manille : le point le plus bas est décembre à 4,15, avec août juste derrière à 4,35. À Nueva Ecija, c’est août à 4,27, le cœur de la mousson du sud-ouest et le pic de la saison des typhons. Cebu tombe à décembre à 4,06. Le plancher de Jakarta est février à 4,39.

Mettons cela à côté du calendrier cultural. Le riz irrigué en Asie a besoin de 1 300 à 1 500 mm d’eau sur une saison, et selon l’IRRI, la préparation du sol à elle seule - le trempage et le puddlage - peut consommer jusqu’au tiers de l’ensemble du besoin en eau. Dans une grande partie des Philippines, la culture de riz de saison des pluies est repiquée en juin et juillet et arrive à l’épiaison en août et septembre. Ainsi, la dépression solaire et le pic d’eau ne sont pas aussi confortablement séparés que dans un climat tempéré avec un hiver et un été. Ils peuvent tomber le même mois.

Voilà le cas de conception pour une rizière d’Asie du Sud-Est, et presque personne ne dimensionne pour cela. Dimensionnez la pompe pour une période sèche dans la semaine où la culture épousse, à 4,27 de Nueva Ecija, pas pour la moyenne annuelle de 5,08.

La déréduction est réelle ici aussi, mais pour une raison différente

Les panneaux perdent en rendement au fur et à mesure qu’ils chauffent, environ 0,35 pour cent de tension par degré au-dessus de 25 C, et un panneau en plein soleil dans les tropiques tourne à 60-65 C. Ajoutez l’humidité, la poussière des routes non bitumées et les pertes du contrôleur, et le rapport de performance pratique est de 0,75 à 0,80. J’utilise 0,78 ici aussi.

Les heures de pompage à débit plein effectives équivalent approximativement à GHI en kWh/m2/jour x 0,78.

Pour Nueva Ecija en août, cela donne 4,27 x 0,78 = 3,3 heures. En avril, cela donne 6,39 x 0,78 = 5,0 heures. Même champ, même pompe, une différence de 50 pour cent de production entre les deux mois - et le meilleur mois est celui pour lequel vous concevriez probablement si vous dimensionniez sur la moyenne annuelle.

Les 10 mètres que vous ajoutez vous-même

C’est la chose la plus utile de cette page, alors lisez-la deux fois.

Une eau peu profonde et une faible hauteur est l’endroit le moins cher du monde pour pomper. C’est aussi là que les acheteurs commettent l’erreur la plus coûteuse, car une pompe à faible hauteur est conçue pour le débit, pas pour la pression. Elle n’a presque aucune hauteur en réserve, donc chaque mètre ajouté sort directement de votre débit.

La plupart des gens supposent que la relation est douce. Elle ne l’est pas. Voici la courbe mesurée publiée pour l’une de nos vraies pompes de surface, la DLP15-14-48-500, une unité de 500 W 48 V avec un débit nominal de 15 m3/h et une hauteur maximale de 14 m. Cette courbe appartient à ce seul modèle, donc chaque point ci-dessous lui est attribuable :

Regardez les deux dernières lignes. À 13 m, cette pompe ne délivre absolument rien, car sa hauteur maximale est de 14 m. Le « 15 m3/h » nominal est réel, mais il n’existe que pour une hauteur presque nulle.

Regardez maintenant la forme de la courbe entre 4 m et 10 m. Elle perd plus de la moitié de son débit en 6 mètres. Six mètres n’est pas une grande distance. C’est une petite berge, une plateforme de pompe légèrement surélevée, un long trajet de tuyau sous-dimensionné, ou un ajutage que vous avez monté pour obtenir plus de pression.

D’où viennent ces mètres, et comment les récupérer :

• Monter la pompe au-dessus de l’eau au lieu de l’y mettre. Chaque mètre de hauteur d’aspiration vous coûte du débit. Placez la pompe sur la berge au niveau de l’eau, pas au sommet de la digue.
• Tuyau de refoulement sous-dimensionné. De longs trajets de petit tuyau ajoutent rapidement de la hauteur de frottement. Utilisez 2 pouces ou 3 pouces sur une pompe de surface, et gardez le trajet aussi court que le champ le permet. Notre chiffre de planification standard est d’environ 10 m de tuyau par 1 m de hauteur, donc 30 m de tuyau vous coûtent 3 m.
• Pousser l’eau vers un réservoir au lieu de dans le champ. Chaque mètre de hauteur de réservoir est un mètre de hauteur. Si vous voulez remplir un réservoir, remplissez-le à partir du canal du champ, ou acceptez que le réservoir est un travail différent.
• Un arroseur ou un ajutage. Les arroseurs ont besoin de pression, et la pression est exactement ce que cette classe de pompe ne peut pas donner. Si vous avez besoin d’une pression de pulvérisation, passez à un modèle à hauteur plus élevée et acceptez un débit plus faible.

La règle que je donne à chaque acheteur aux Philippines : gardez la hauteur manométrique totale sous 8 m pour une pompe de surface, et achetez le plus gros tuyau que vous pouvez vous offrir. La pompe est peu coûteuse ; le débit est ce que vous achetez réellement. La méthode complète pour tout additionner se trouve dans comment calculer la hauteur manométrique totale, et si vous voulez voir ce qu’une courbe vous dit, lisez comment lire une courbe de pompe.

De quoi une rizière a réellement besoin

Le riz est une plante semi-aquatique et elle est véritablement assoiffée d’eau, donc les volumes ici sont beaucoup plus grands qu’une surface équivalente de légumes. Les chiffres utiles proviennent de l’IRRI, l’Institut international de recherche sur le riz :

• L’apport en eau saisonnier total pour le riz irrigué en Asie est typiquement de 1 300 à 1 500 mm, allant de seulement 400 mm sur une argile lourde à nappe peu profonde à plus de 2 000 mm sur des sols sableux grossiers.
• La préparation du sol peut consommer jusqu’au tiers du total. Le trempage et le puddlage sont chargés au début et se produisent dans une courte fenêtre, ce qui en fait la période de demande de pointe, pas la moyenne.
• Après le repiquage, la profondeur en étang doit commencer autour de 3 cm, monter à 5-10 cm à mesure que les plantes poussent, et rester là jusqu’à ce que le champ soit drainé 7-10 jours avant la récolte.
• De l’épiaison à la fin de la floraison, l’eau doit être maintenue à environ 5 cm en tout temps. Cette étape est très sensible à la pénurie, et la pénurie coûte du rendement par la stérilité des épillets.
• Un champ non nivelé a besoin de 80-100 mm d’eau supplémentaire juste pour une couverture uniforme, ce qui représente environ 10 pour cent de l’ensemble du besoin saisonnier. Le nivellement est une décision de pompage, pas seulement agronomique.

Deux conclusions s’ensuivent, et elles sont la raison pour laquelle le riz et le pompage solaire se conviennent si bien.

D’abord, vous avez besoin de volume, pas de pression. Un étang de 5-10 cm est une très faible hauteur. C’est exactement le régime où une pompe solaire de surface est efficace et peu coûteuse.

Ensuite, votre jour critique est une période sèche pendant l’épiaison, pas le jour moyen de la saison. C’est le jour pour lequel vous devez dimensionner, et il tombe en août à Luçon.

Si vous exploitez aussi un système de goutte-à-goutte sur un bloc de légumes à côté de la rizière, notez que les deux régimes tirent en des directions opposées : le goutte-à-goutte veut de la pression et de la filtration, la rizière veut du volume à presque aucune hauteur. Une seule pompe fait rarement les deux bien.

Exemple travaillé : 0,5 ha de rizière, Nueva Ecija

Un vrai cahier des charges, travaillé comme je le chiffrerais réellement.

Le site. 0,5 ha (5 000 m2) de riz de saison des pluies à Nueva Ecija. Un puits peu profond avec la surface de l’eau à 1,5 m sous la plateforme de la pompe, et le canal du champ à 1,5 m au-dessus. 30 m de tuyau de refoulement de 2 pouces.

Hauteur. 1,5 (hauteur d’aspiration) + 1,5 (canal du champ) + 3 (30 m de tuyau, à notre standard de 10 m par 1 m) = 6 m de hauteur manométrique totale.

Pire cas. Une période sèche pendant l’épiaison en août : 4,27 x 0,78 = 3,3 heures effectives.

Volumes. À 8 mm/jour net pour la rizière, 0,5 ha a besoin de 40 m3/jour. Prenez le mois de dépression solaire et la demande de pointe ensemble et je dimensionne la pompe pour 40 m3/jour.

Point de service. 40 / 3,3 = 12,1 m3/h à 6 m.

Pompe. Une pompe de surface nominale de 15 m3/h semble correcte, mais son débit réel à 6 m est plus proche de 10 m3/h, ce qui ne donne que 33 m3/jour. Donc passez au modèle supérieur. La DCPM21-14-72-750 est nominale à 21 m3/h à 14 m de hauteur maximale sur 750 W à 72 V, et à un point de service de 6 m elle a une vraie marge restante. Voilà la réponse honnête : c’est le chiffre de hauteur, pas le chiffre de débit, qui décide quelle pompe vous pouvez utiliser.

Panneaux. 750 W x 1,3 = 975 W minimum, donc deux panneaux de 550 W, 1 100 W. Associez la chaîne à la fenêtre du contrôleur - la méthode se trouve dans combien de panneaux solaires pour une pompe à eau.

Stockage. 40 m3/jour x 1,5 = un réservoir de 60 m3. Pour le riz, vous pouvez souvent utiliser un réservoir de champ ou un canal plutôt qu’une cuve en acier, ce qui est bien moins cher.

Ce qui se passe si vous vous trompez de hauteur. Supposons que vous montiez la même pompe au sommet de la digue, 4 m plus haut, et tendiez 60 m de tuyau sous-dimensionné au lieu de 30 m de 2 pouces. Votre hauteur passe de 6 m à environ 14 m. Le débit ne tombe pas d’un tiers ; sur une courbe de cette forme, il s’effondre vers le point de fermeture et peut chuter de plus de la moitié. L’agriculteur conclut que le solaire n’est pas fiable. La pompe allait bien. Quatre mètres d’élévation et trente mètres de tuyau étaient tout le problème.

Si vous voulez utiliser vos propres chiffres plutôt que les miens, mettez votre niveau d’eau, votre hauteur d’aspiration et la longueur de votre tuyau dans l’outil de dimensionnement et il calculera la hauteur et le modèle pour vous.

Sel, rouille et typhons : les trois choses qui terminent les systèmes prématurément

La conception électrique en Asie du Sud-Est est facile. L’environnement ne l’est pas.

Sel. Les Philippines ont 36 000 km de côte et l’archipel se situe dans une atmosphère qui corrode agressivement le métal. Selon l’ISO 9223 et l’ISO 12944-2, les catégories de corrosivité vont de C1 jusqu’à C5-M pour les zones côtières et offshore à haute salinité, et C5-M signifie une perte d’épaisseur d’acier de 80 à 200 microns rien que la première année. Ensuite, lisez l’avertissement que la norme elle-même porte : dans les zones côtières des zones chaudes et humides, les pertes peuvent dépasser même C5-M. C’est précisément là que vous construisez.

La réponse pratique n’est pas d’acheter une version « côtière » de la même chose. C’est de changer les matériaux :

• Cadre du champ : aluminium anodisé plutôt que l’acier peint. Là où vous devez utiliser de l’acier, utilisez un galvanisé à chaud et acceptez que le zinc est un consommable qui devra être remplacé sur une côte.
• Fixations : acier inoxydable 316, pas 304 et jamais tout simplement zingué. Un boulon rouillé est la façon dont un panneau quitte le cadre lors de la première tempête. Si vous manipulez de l’eau dans un contexte marin, vous connaissez déjà ce compromis ; c’est le même traité dans impulseur plastique ou acier inoxydable.
• Câble et terminaisons : câble résistant aux UV, et des presse-étoupes ou des boîtes de jonction qui sont réellement IP65 plutôt que vendus comme tels. La défaillance de champ la plus courante que je vois sur les sites côtiers est l’eau dans le contrôleur.
• Impulseur : si le puits est saumâtre - et beaucoup de puits côtiers peu profonds en Indonésie et dans les îles philippines le sont - passez à l’inox. Le plastique convient à l’eau douce propre et est un mauvais choix sur tout ce qui est salé. L’eau saumâtre change aussi votre méthode d’irrigation, alors testez l’eau avant d’acheter, pas après.

Typhons. Environ 20 cyclones tropicaux entrent dans la zone de responsabilité philippine chaque année et huit à neuf atteignent terre. C’est une entrée de conception courante, pas un événement rare. La pompe est généralement en sécurité, profondément dans le puits et déconnectée. Le champ de panneaux est la partie vulnérable, car les panneaux sont grands, légers et semblables à une voile.

Concevez pour le retrait, pas pour la résistance :

• Choisissez une inclinaison de montage que vous pouvez abaisser presque à plat en une heure.
• Utilisez des boulons à dégagement rapide pour que les panneaux puissent être empilés et stockés avant l’atteinte terre. Les panneaux qui peuvent être démontés le seront ; les panneaux boulonnés en permanence sur un toit élevé seront perdus.
• Ne montez jamais le champ sur un toit élevé. La vitesse du vent augmente fortement avec la hauteur, et un champ sur toit place aussi la partie la plus fragile du système au moins accessible.
• Préférez le montage au sol à 10-15 degrés. Près de l’équateur, la pénalité de rendement pour une faible inclinaison est faible, la pluie nettoie encore le verre, et le cadre est facile d’accès.

Poussière et saleté. Pas de poussière de désert ici, mais la poussière de routes non bitumées et la cendre volcanique dans les Visayas et Luçon. Un champ fortement encrassé perd 10 à 20 pour cent de sa production, et pour un agriculteur un champ sale ressemble exactement à une pompe cassée. Prévoyez un rinçage mensuel et inscrivez-le dans la routine d’entretien.

Algues, sable et eau lente : protéger une pompe à faible profondeur

Une eau peu profonde, chaude et ensoleillée est un problème différent de l’eau de forage profond, et elle attaque une partie différente du système.

• Algues et mauvaises herbes. L’eau de surface fait pousser des choses. Un filtre à aspiration ou un filtre d’admission est obligatoire, et sur un système de goutte-à-goutte ou d’arrosage le filtre n’est pas une option, c’est un composant. La logique de conception se trouve dans concevoir un système d’irrigation goutte-à-goutte solaire.
• Sable et limon. L’eau de rivière et de canal transporte des particules abrasives, et un impulseur plastique pompant du gravier ne durera pas. La mécanique de cela se trouve dans pompes solaires dans les puits sableux. Si votre source est une rivière ou un puits à paroi sablonneuse, les impulseurs inox sont la spécification, pas une option.
• Couvercles d’air. Une pompe de surface qui perd son amorçage ne récupérera pas d’elle-même quand le soleil revient. Montez une vanne de pied, gardez la ligne d’aspiration étanche à l’air et courte, et gardez la pompe aussi proche que possible du niveau d’eau.
• Une faible hauteur stable bat une haute hauteur à chaque fois. Si vous pouvez organiser le site pour que l’eau ait la plus courte distance à parcourir, vous pouvez acheter une pompe plus petite, un champ plus petit et un contrôleur plus petit. Sur ce site, c’est tout le jeu.

Un chiffre qui vaut la peine d’être gardé à l’esprit : sur la ligne submersible 48 V, le débit maximum n’importe où dans la gamme est de 6 m3/h, à travers les séries 3DSC, 4DSC et 3DPC. Si votre point de service a besoin de plus de 6 m3/h à faible hauteur, n’essayez pas de forcer une submersible 48 V à le faire. Passez soit à 72 V ou 110 V, soit utilisez une pompe de surface dédiée conçue pour le débit, ce qui est le rôle des familles DLP, DCPM et HJSN.

Une vraie échelle de modèles pour l’eau peu profonde et les îles

Ce sont de vrais modèles de nos tableaux de spécifications publiés, classés par le travail auquel ils conviennent. Chaque modèle et chaque chiffre ci-dessous se trouvent dans notre catalogue.

La progression est cohérente sur toute la gamme, et les lettres sont la clé : 2DPC, 3DPC et 4DPC pour les petits travaux à impulseur plastique sur eau propre, 3DSC et 4DSC quand vous avez besoin d’inox ou de plus de hauteur, DLP, DCPM et HJSN quand le travail est de l’eau de surface et du volume, et 6DSC et 8DSC quand le client est un schéma plutôt qu’une ferme. L’extrémité à haute hauteur de la gamme, les modèles 3DSS et ceux à plus de 100 m, est largement gaspillée dans cette région - l’eau peu profonde d’ici n’en a pas besoin, et vous paieriez pour une hauteur que vous n’utilisez jamais. Ce monde est traité dans le guide du puits profond.

Si votre intérêt est spécifiquement l’approvisionnement communautaire sur une île, la logique de dimensionnement bascule vers la demande du jour de pointe et le stockage plutôt que vers un seul champ, ce qui est traité dans pompe solaire pour l’alimentation en eau d’un village. Le côté électrique, y compris le comportement MPPT en climat chaud où la chaleur tire la tension de chaîne vers le bas de la fenêtre du contrôleur, se trouve dans le schéma de câblage du contrôleur.

Cinq choses qui décident si le système survit

Par ordre de fréquence à laquelle elles tuent réellement un projet ici :

1. La hauteur que vous avez ajoutée vous-même. Une berge, une plateforme surélevée, un trajet de tuyau supplémentaire, un ajutage. C’est la cause numéro un d’une pompe solaire qui « ne fonctionne pas » en Asie du Sud-Est, et elle est entièrement sous votre contrôle. Mesurez votre hauteur honnêtement avant d’acheter.
2. Dimensionnement sur le bon mois. Aux Philippines, dimensionnez pour août ou décembre, pas pour la moyenne annuelle de 5,1, et rappelez-vous que le pic d’eau et la dépression solaire peuvent coïncider sur une culture de riz.
3. Conception de la corrosion et de la tempête. Cadre anodisé, fixations 316, un champ que vous pouvez démonter, et jamais sur un toit élevé. Si votre site est à quelques centaines de mètres de la mer, supposez C5-M et achetez en conséquence.
4. Filtration sur l’eau de surface. Les algues, le sable et le limon détruiront une pompe non protégée plus vite que toute panne électrique, et elles sont presque gratuites à filtrer. Dimensionnez le tamis et le filtre comme partie du système, pas comme une réflexion après coup.
5. Stockage dimensionné pour la période sèche. 1,5 à 3 fois le besoin quotidien. Dans un pays de 7 641 îles où les pièces détachées arrivent en bateau, un réservoir est aussi votre tampon contre une attente de réparation de deux semaines.

Tout le reste - hauteur, tuyau, nombre de panneaux, fenêtre de tension, volume de réservoir - est de l’arithmétique, et l’arithmétique est dans cet article.

Vous planifiez un système aux Philippines, en Indonésie, au Vietnam ou en Thaïlande ? Mettez votre niveau d’eau, votre hauteur d’aspiration et la longueur de votre tuyau dans l’outil de dimensionnement pour voir votre vraie hauteur, ou écrivez-moi sur WhatsApp avec votre niveau d’eau, votre hauteur d’aspiration, la longueur de votre tuyau et votre culture, et je reviendrai avec un modèle, un nombre de panneaux et une taille de réservoir dimensionnés pour votre pire mois.