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Production d'électricité - Photovoltaïque - Pompage de l'eau - 0,123 kW - Hors réseau / Canada
Mandat de l'étude de cas
Un fermier en région rural élevant du bétail au nord de Kingston en Ontario a contacté votre compagnie, qui œuvre dans le domaine de l'énergie solaire, dans le but de résoudre son problème de pompage de l'eau pour l'abreuvement de son bétail. Il possède 50 vaches sur un terrain éloigné des lignes électriques. Une pompe CA alimentée par une génératrice au gaz, pompe l'eau du puits situé sur le terrain. Il doit faire un voyage d'une heure tous les jours pour mettre la pompe en marche. Le terrain est utilisé chaque année à partir du début du mois de mai jusqu'à la fin du mois de septembre.
Données techniques
Une pompe à diaphragme de 12 V est proposée. Cette pompe sera alimentée par un panneau solaire photovoltaïque, disponible en format prêt-à-monter, conçu pour faciliter l'installation sur le site. Les batteries et le régulateur de charge sont contenus dans une boîte en métal ventilée et isolée contre les intempéries. La boîte a une perche montée sur le côté qui supporte la structure portante et le panneau solaire de 123 W.
La hauteur d'aspiration est de 2 m, avec un rabattement de 3 m et une hauteur de refoulement de 1 m. À ces paramètres, la pompe fonctionnera à un rendement d'environ 15 % et pourra délivrer l'eau à 15 L/min. La pompe remplira un abreuvoir pour le bétail de 1 000 gallons et s'arrêtera grâce à un interrupteur à flotteur installée dans l'abreuvoir.
Données financières
Le fermier est disposé à payer pour le système immédiatement et peut être éligible à une remise de 50 % du Fonds pour les Habitats Humides de l'Ontario, et aussi à une remise de 3,4 % de la taxe de vente provinciale de l'Ontario. Le taux d'inflation et le taux d'indexation des combustibles sont de 2 %. Le coût du système comprenant la pompe suggérée est de 2 060 $ et le prix de l'installation est de 400 $.
Le système photovoltaïque est utilisé seulement pendant les saisons chaudes, il requiert 5 heures chaque année pour le démarrage au printemps et 5 heures pour l'aménagement hivernal à l'automne. La pompe nécessite une reconstruction tous les 5 ans à un coût de 50 $ et les batteries doivent être remplacées tous les 10 ans à un coût de 240 $. L'ensemble, comprenant le panneau photovoltaïque et la pompe, a une durée utile prévue de 25 ans.
Dans le cas présent, en plus de consacrer 1 heure par jour à 10 $/heure à l'opération de la pompe, le fermier doit défrayer les coûts d'opération de la génératrice au gaz et de la pompe qui sont de 0,85 $/litre. On assume que cette pompe a aussi un rendement de 15 %. De plus, il y a un coût initial de 1 200 $ associé à la génératrice et à la pompe.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
Résultats
Quantum Renewable Energy a installé un système PV pour le pompage de l'eau destinée au bétail dans une exploitation bovine rurale située au nord de Kingston, Ontario, Canada. Le puits original a été mis en place avec l'idée d'une pompe à nez que le bétail actionnerait mécaniquement, à la demande, avec leurs museaux. En raison du roulement constant du troupeau, les animaux n'avaient pas assez de temps pour apprendre le fonctionnement de l'appareil ; il en résulte que la pompe n'a pas fonctionnée. Le fermier perdait 1 heure par jour de son précieux temps pour mettre en marche la génératrice au gaz pour alimenter la pompe.
La pompe PV produit une source de pompage fiable avec une rentabilité rapide, surtout lorsque le temps du fermier est pris en compte. De plus, l'utilisation de l'énergie renouvelable convient bien aux valeurs personnelles du fermier.
Plusieurs agences différentes offrent des mesures incitatives pour les systèmes alternatifs de pompage de l'eau. Les mesures incitatives peuvent représenter jusqu'à 50 % du coût total du système.
Description du système
Le système actuel comprend un module indestructible Unisolar 12 V - 64 W. Le régulateur de charge est un ASC 10 A - courant continu 12 V comprenant une coupure du signal de sortie à voltage réduit pour la pompe. Deux batteries à décharge poussée de 6 V Trojan T105 sont connectées en séries pour fournir 220 Ah à 12 V. La coupure à voltage réduit est absolument nécessaire pour prévenir une surcharge des batteries en raison d'un mauvais fonctionnement ou d'une plus grosse charge d'eau qu'anticipée. Un interrupteur à flotteur installé dans l'abreuvoir contrôle la mise en marche ou l'arrêt de la pompe. La pompe utilisée est une Shurflo 2088 - courant continu 12 V qui a une bonne fiabilité prouvée dans le domaine des véhicules de loisirs et des bateaux. L'entrée de la pompe a un clapet de non-retour pour éviter les déchets et un grillage pour éviter le gravier ou le sable. La pompe décharge l'eau dans un tuyau en polymère de 15 pieds de long et ¾ de diamètre, qui est attaché et sécurisé au-dessus de l'abreuvoir. Le périmètre du puits et de la boîte est protégé des animaux par une clôture.
Leçons à tirer
Photos
Bétail - Pompage de l'eau - Photovoltaïque, Ontario, Canada - Photo 1
Bétail - Pompage de l'eau - Photovoltaïque, Ontario, Canada - Photo 2
Références
Mandat de l'étude de cas
Un fermier en région rural élevant du bétail au nord de Kingston en Ontario a contacté votre compagnie, qui œuvre dans le domaine de l'énergie solaire, dans le but de résoudre son problème de pompage de l'eau pour l'abreuvement de son bétail. Il possède 50 vaches sur un terrain éloigné des lignes électriques. Une pompe CA alimentée par une génératrice au gaz, pompe l'eau du puits situé sur le terrain. Il doit faire un voyage d'une heure tous les jours pour mettre la pompe en marche. Le terrain est utilisé chaque année à partir du début du mois de mai jusqu'à la fin du mois de septembre.
Données techniques
Une pompe à diaphragme de 12 V est proposée. Cette pompe sera alimentée par un panneau solaire photovoltaïque, disponible en format prêt-à-monter, conçu pour faciliter l'installation sur le site. Les batteries et le régulateur de charge sont contenus dans une boîte en métal ventilée et isolée contre les intempéries. La boîte a une perche montée sur le côté qui supporte la structure portante et le panneau solaire de 123 W.
La hauteur d'aspiration est de 2 m, avec un rabattement de 3 m et une hauteur de refoulement de 1 m. À ces paramètres, la pompe fonctionnera à un rendement d'environ 15 % et pourra délivrer l'eau à 15 L/min. La pompe remplira un abreuvoir pour le bétail de 1 000 gallons et s'arrêtera grâce à un interrupteur à flotteur installée dans l'abreuvoir.
Données financières
Le fermier est disposé à payer pour le système immédiatement et peut être éligible à une remise de 50 % du Fonds pour les Habitats Humides de l'Ontario, et aussi à une remise de 3,4 % de la taxe de vente provinciale de l'Ontario. Le taux d'inflation et le taux d'indexation des combustibles sont de 2 %. Le coût du système comprenant la pompe suggérée est de 2 060 $ et le prix de l'installation est de 400 $.
Le système photovoltaïque est utilisé seulement pendant les saisons chaudes, il requiert 5 heures chaque année pour le démarrage au printemps et 5 heures pour l'aménagement hivernal à l'automne. La pompe nécessite une reconstruction tous les 5 ans à un coût de 50 $ et les batteries doivent être remplacées tous les 10 ans à un coût de 240 $. L'ensemble, comprenant le panneau photovoltaïque et la pompe, a une durée utile prévue de 25 ans.
Dans le cas présent, en plus de consacrer 1 heure par jour à 10 $/heure à l'opération de la pompe, le fermier doit défrayer les coûts d'opération de la génératrice au gaz et de la pompe qui sont de 0,85 $/litre. On assume que cette pompe a aussi un rendement de 15 %. De plus, il y a un coût initial de 1 200 $ associé à la génératrice et à la pompe.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
- Le fermier doit fournir de l'eau 7 jours/semaine, 5 mois par année. La situation actuelle requiert 1 heure par jour à 10 $/heure pendant 5 mois, soit 1 530 $ annuellement.
- Il n'y a pas de ratio d'endettement puisque le coût total a été payé à avance par le fermier.
- Le surcoût à l'investissement du système PV est calculé comme suit : le coût du système PV pour pompage de l'eau moins le coût de l'option génératrice au gaz, c.-à-d. 2460 $ - 1200 $ = 1260 $.
- La remise de 50 % du Fonds pour les Habitats Humides est ignorée pour le moment, puisque son obtention n'est pas garantie et que le fermier veut considérer le pire scénario du coté financier.
- L'analyse de la Méthode 1 n'offre pas la possibilité d'inclure les coûts périodiques associés à la reconstruction de la pompe et au remplacement des batteries, tel que mentionné dans les données financières de ce mandat, par contre, la Méthode 2 permet l'entrée de ces coûts dans la feuille de calcul Analyse des coûts.
- La consommation spécifique utilisée pour la génératrice au gaz est de 13 000 kJ/kWh.
- L'installation d'une ligne électrique reliée au réseau n'est pas une option possible dans un avenir rapproché.
- Un système PV utilisant des batteries contient plus de composantes qu'un système solaire direct (PV/pompe), il est donc plus dispendieux. Par contre, il est plus facile d'apporter des améliorations à ce type système. Par exemple, une clôture électrique et un aérateur de bassin peuvent être ajoutés à ce système en ajoutant deux batteries additionnelles.
Résultats
Quantum Renewable Energy a installé un système PV pour le pompage de l'eau destinée au bétail dans une exploitation bovine rurale située au nord de Kingston, Ontario, Canada. Le puits original a été mis en place avec l'idée d'une pompe à nez que le bétail actionnerait mécaniquement, à la demande, avec leurs museaux. En raison du roulement constant du troupeau, les animaux n'avaient pas assez de temps pour apprendre le fonctionnement de l'appareil ; il en résulte que la pompe n'a pas fonctionnée. Le fermier perdait 1 heure par jour de son précieux temps pour mettre en marche la génératrice au gaz pour alimenter la pompe.
La pompe PV produit une source de pompage fiable avec une rentabilité rapide, surtout lorsque le temps du fermier est pris en compte. De plus, l'utilisation de l'énergie renouvelable convient bien aux valeurs personnelles du fermier.
Plusieurs agences différentes offrent des mesures incitatives pour les systèmes alternatifs de pompage de l'eau. Les mesures incitatives peuvent représenter jusqu'à 50 % du coût total du système.
Description du système
Le système actuel comprend un module indestructible Unisolar 12 V - 64 W. Le régulateur de charge est un ASC 10 A - courant continu 12 V comprenant une coupure du signal de sortie à voltage réduit pour la pompe. Deux batteries à décharge poussée de 6 V Trojan T105 sont connectées en séries pour fournir 220 Ah à 12 V. La coupure à voltage réduit est absolument nécessaire pour prévenir une surcharge des batteries en raison d'un mauvais fonctionnement ou d'une plus grosse charge d'eau qu'anticipée. Un interrupteur à flotteur installé dans l'abreuvoir contrôle la mise en marche ou l'arrêt de la pompe. La pompe utilisée est une Shurflo 2088 - courant continu 12 V qui a une bonne fiabilité prouvée dans le domaine des véhicules de loisirs et des bateaux. L'entrée de la pompe a un clapet de non-retour pour éviter les déchets et un grillage pour éviter le gravier ou le sable. La pompe décharge l'eau dans un tuyau en polymère de 15 pieds de long et ¾ de diamètre, qui est attaché et sécurisé au-dessus de l'abreuvoir. Le périmètre du puits et de la boîte est protégé des animaux par une clôture.
Leçons à tirer
- L'emploi du temps d'un fermier est très important, alors même un système de pompage de l'eau avec un coût de 3 000 $ aura une rentabilité rapide et significative. Un système d'abreuvement pour le bétail va rencontrer toutes sortes de variations de climat, et peut même devoir faire face à la férocité d'un taureau curieux ; le système doit donc être conçu contre les intempéries, en plus d'être durable et protégé.
- Les systèmes PV saisonniers sont faciles à concevoir puisque les ressources solaires sont en abondance durant la saison d'utilisation. Utiliser un système solaire de pompage de l'eau durant l'hiver est aussi possible, mais requiert plusieurs ajustements dans sa conception en raison de la protection contre le gel et de la corrélation entre la ressource solaire et la demande.
- Avec la nouvelle Loi sur l'eau potable (fév. 2006) maintenant en place en Ontario, fournir de l'eau au bétail à partir d'une source ouverte sera éventuellement difficile. Actuellement, il existe peu d'autres méthodes que la pompe alimentée par un panneau solaire. Il y aura un besoin croissant pour des méthodes alternatives de pompage de l'eau pour abreuver le bétail dans ces situations.
Photos
Bétail - Pompage de l'eau - Photovoltaïque, Ontario, Canada - Photo 1
Bétail - Pompage de l'eau - Photovoltaïque, Ontario, Canada - Photo 2
Références
- Kilborn, Ian, « Communications personnelles », Quantum Renewable Energy, 2007.
- Rooney, Rick, « Communications personnelles », Quantum Renewable Energy, 2007.
