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REHABILITATION DE POINTS D’EAU (PUITS A CIEL OUVERT) EN POSTE D’EAU AUTONOME PA

REHABILITATION DE POINTS D’EAU (PUITS A CIEL OUVERT) EN POSTE D’EAU AUTONOME PAR POMPAGE SOLAIRE COLLECTE DES DONNEES ET METHODOLOGIE POUR LES ETUDES D’APS Concevoir et réaliser une installation de pompage solaire au fil du soleil (Pour le cas de Mozogo, nous adoptons un pompage au fil du soleil). Le pompage au fil du soleil permet d’utiliser un système photovoltaïque plus simple, plus fiable et moins coûteux qu’un système avec batterie. Le stockage de l’eau se fait dans un château d’eau, l’eau est ensuite distribuée par gravité aux fontaines. A. Préalables Il est nécessaire de connaître : - La quantité d’eau requise en m3 par jour - Les caractéristiques des deux puits et les disponibilités en eau : a) la profondeur b) le niveau statique et dynamique c) le débit maximal - L’ensoleillement du site durant l’année en kWh/m². - La hauteur du château d’eau, les caractéristiques des différentes canalisations hydrauliques (longueur, diamètre, débit, raccordement) et des fontaine. 1. Volume d’eau nécessaire : Considérer les données ci-après pour l’évaluation des besoins en eau 1 Besoins en eau communément retenus en Afrique : Humains : 30 l/jour Animaux : Bœuf : 40 l/jour ; Mouton, chèvre : 5 l/jour ; Cheval : 40 l/jour ; Âne : 20 l/jour Chameau : 20 l/j (réserve de 8 jours) Evaluation volume du réservoir d’eau : Prendre 30% ou 50% des besoins journaliers de production à l’horizon N.B. : il sera nécessaire d’organiser la distribution de l’eau afin de ne pas vider le château d’eau, par conséquent peut-être changer les habitudes des bénéficiaires en consommant l’eau durant les périodes les plus favorables, c'est-à-dire les plus ensoleillées. Une répartition de la distribution d’eau sur toute la journée permettra de garder une réserve d’eau après 20 h. Cette organisation devra être gérée par le Comité de Gestion responsable du point d’eau. 2. Caractéristiques du forage. Avant de transformer un pompage manuel en pompage solaire, il est nécessaire de connaitre les caractéristiques suivantes : - Profondeur et diamètre du puits -Ns : Le niveau statique d’un puits ou d’un forage, soit la distance du sol à la surface de l’eau avant pompage (pompe à l’arrêt). -Nd : Le niveau dynamique d’un puits ou d’un forage, soit la distance du sol à la surface de l’eau lorsque la pompe fonctionne à un débit donné. -Rm : La différence entre le niveau dynamique et le niveau statique est appelée le rabattement Qm : C’est le débit maximal (m3/h) que peut fournir le forage pour respecter la capacité de recharge de la nappe phréatique. En aucun cas le débit pompé ne devra atteindre Qm Si le point d’eau est ancien, il est conseillé de faire réaliser un soufflage du forage afin de retrouver les conditions d’origine. C’est le cas actuel des deux puits à réhabiliter à Mozogo. 2 3. Ensoleillement du site : Définir les conditions du site : village de : Moskota Lamordé Latitude : ………………. Saison d’exploitation : toute l’année Température moyenne de fonctionnement : 23.3°C – 31°C. Consulter la carte d’ensoleillement de la région où est installé l’équipement. Toujours choisir la période de l’année la moins ensoleillée. L’ensoleillement est habituellement exprimé en kWh/m²/j. N.B. Faute de données météorologiques de la localité, nous avons considéré les données climatiques de la ville de Mokolo, distante de 31 km de Mozogo. 4. château d’eau : Le stockage de l’eau est fait dans un château d’eau d’une hauteur suffisante pour pouvoir alimenter les fontaines avec assez de pression. Il est donc nécessaire de bien connaitre la topographie du terrain. Compte tenu de la disponibilité des matériaux locaux dans la localité notamment le sable, le gravier et les moellons, le château d’eau sera en béton armé étanche. Une trappe d’accès est à prévoir en haut pour le montage et l’entretien (nettoyage 2 fois par an).Un capteur (électrique ou mécanique) de niveau haut de l’eau est à prévoir pour l’arrêt du 3 Qualité de l’eau : Il est important de s’assurer de la qualité de l’eau si elle est destinée à la consommation humaine. Les analyses physico- chimiques et bactériologiques doivent être faite avant l’équipement du puits ou forage. La tête de forage devra être étanche et protégée des chocs extérieurs par un capot en tôle par exemple. Le puits devra être entirement couvert. remplissage. Après construction, bien assurer l’étanchéité de la trappe pour éviter tout problème de pollution de l’eau. 5. Les canalisations : La tuyauterie de refoulement doit être de préférence en acier galvanisé et de diamètre égal au diamètre de la tuyauterie de sortie de la pompe (1,5’’soit 40-49 mm à 2’’soit 50-60 mm) La tuyauterie d’exhaure est en matériau souple autoporteur et de diamètre correspondant à la sortie de la pompe (1,5’’ à 2’’) La tuyauterie de distribution sera en PVC ou PEHD série 10 bars de diamètre 40 ou 50 mm, adapté à la distance entre le château et les fontaines afin d’éviter au maximum les pertes en charge. Elle sera enterrée et signalée par un grillage bleu. Prévoir successivement : clapet anti retour, filtre à tamis, compteur DN 50, vannes ¼ de tour, raccords union (pour un démontage plus pratique du matériel). 6. Les fontaines : L’emplacement des fontaines sera bien sûr déterminé en concertation avec les bénéficiaires. Il convient de prévoir l’évacuation naturelle des éclaboussures qui se produisent au cours du remplissage et du transport, faute de quoi les lieux deviennent rapidement insalubres. Un socle bétonné autour de la fontaine est idéal pour garder une propreté convenable. A défaut, un empierrage peut convenir. Il est impératif d’éviter toute eau stagnante ; ainsi l’assainissement minimal consistera à creuser un puits perdu (à entretenir par la suite). Modèles bornes fontaines B. Choix des éléments d’une installation 4 Cette étude permet de déterminer et de faire le choix des différents composants : pompe, panneaux solaires, électronique de commande, d’une station de pompage solaire au fil du soleil. 1. Calcul de l’énergie électrique ( E elec ) nécessaire par jour: E elec pour transférer à une certaine hauteur d’élévation (en m) une certaine quantité d’eau Q en (m3/jour) avec une pompe électrique de rendement R se calcule ainsi: Eelec=constantehydraulique x Quantité d’ eau x Hauteur d’ élévation(HMT) Rendement du groupede pompage Constante hydraulique = 2,725 (Cette constante hydraulique dépend de la gravité et de la densité de l’eau) Constante hydarulique=9,81x 1000 3600 =2,725 Rendement du groupe de pompage : R = rendement moteur x rendement pompe Rendement moteur de 75% à 85% on prendra 80% Rendement pompe de 45% à 65% on prendra 55% Soit R = 0,8 x 0,55 = 0,44 soit 44% Quantité d’eau : Définie par le comité de gestion du village : en m3/jour Hauteur d’élévation : C’est la HMT totale du système (Hauteur Manométrique Totale) 5 HMT = Hr + Nd + Pc (en m ) Hr : hauteur du château d’eau (m) niveau dynamique du forage (m) Pc = pertes de charge produites par le frottement de l’eau sur les parois des conduites. ( en m ) Eelec= 2,725x Q x HMT Rendement Pc = pertes de charge produites par le frottement de l’eau sur les parois des conduites. Ces pertes sont fonction de la longueur des conduites, de leur diamètre, du débit de la pompe et du nombre d’appareils sur la canalisation (vannes, compteur, clapet anti-retour, coudes……). Ces renseignements se trouvent dans tous les catalogues constructeurs. Les Pc s’expriment en mètres. Le diamètre des conduites doit être calculé afin que ces pertes de charge correspondent au maximum à 10 % de la hauteur géométrique totale. Exemple : Château d’eau : Hr = 7m Niveau dynamique : Nd = 25 m Pertes en charge : Pc = 3 m HMT= 7+25+3 = 35 m Rendement : R = 0,44 (44%) Quantité d’eau : Q = 15 m3/jour Eelec= 2,725x 15x 35 0,44 ≃3250Wh par jour 2. Estimation de l’ensoleillement : Consulter la carte d’ensoleillement de la région où est installé l’équipement. En cas d’absence de données, considérer les données du site le plus proche. Pour le cas d’espèce de Mozogo, nous allons considérer les données météorologiques de Mokolo qui est à 35 km de de Mozogo. En l’absence d’une station météorologique dans la localité du projet ou considérée, il est également possible d’obtenir des données d’ensoleillement sur certains sites internet : http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/afr.htm http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/ Toujours choisir la période de l’année la moins ensoleillée. L’ensoleillement EI est habituellement exprimé en kWh/m²/j. Equivalent à l’énergie d’ensoleillement EI sur une journée. (Les constructeurs de panneaux définissent la Puissance crête Pc pour un éclairement de 1000 W/m²) 6 Données à considérer dans le dimensionnement du pompage solaire. Extrait du site de la NASA faute d’une station météorologique à Mokolo : Données de localisation solaire à considérer dans le présent projet : Moskota Lamordé 7 (Mozogo) Février : 6,36 kWh/m²/j Mai : 5,87 kWh/m²/j Août : 4,75 kWh/m²/j Octobre : 5,71 kWh/m²/j A Mozogo : en Août EI =4,75 kWh/m²/j qui est la période de l’année la moins ensoleillée 3. Dimensionnement des panneaux solaires : Calcul de la puissance crête uploads/Geographie/ methodologie-etude-pompage-solaire.pdf