Gérer une pompe à eau solaire

[Ben031]

Bonjour à tous!

N’étant pas trop calé en électronique, je viens demander votre aide.

J’ai un projet de récupérer l’eau d’une source située à 3m de profondeur, à l’aide d’une pompe et d’un panneau solaire. J’ai acheté un panneau solaire 20W 12V, et une pompe à eau 18W 12V. La pompe était censée relever l’eau jusqu’a 6m, hors elle a du mal à faire 3,5m...
Du coup j’aimerais enrichir un peu mon système : j’aimerais intégrer un circuit qui permettrait de réguler le courant produit par le panneau solaire. Je m’explique : sur une journée d’ensoleillement normale, la puissance délivrée par le panneau solaire représente une courbe ayant sa valeur Max durant l’ensoleillement maximal. J’aimerais faire en sorte que la pompe ne fonctionne que lorsqu’une certaine puissance est disponible, afin de la faire marcher moins longtemps, mais a pleine puissance uniquement.



Connaîtriez-vous un circuit tout prêt qui remplirait cette fonction? Ou a défaut sauriez-vous comment créer le circuit qui répondrait à cette fonction?

Moi et mon jardin vous remercions grandement pour votre aide!

Benoît.
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[f6bes]

Bjr à toi, Ben faut mettre la puissance en boite sur une longue période!
Te faut une batterie qui se chargera au fil de la journée. une fois chargée (mais avec une charge à 20 watts
ça va prendre du temps!) tu auras loisir de pouvoir l'utiliser (mme si le soleil est couché).

Maintenant tu remplaces la batterie par une horloge qui ne permettra l'utilisation qu'entre x heures et z heures de la journée (heures les plus ensoleillées)
Exemple de 10 à 14 heures.
As tu vérifié quelle tension tu obtiens au meilleur ensolleillement ,pompe en marche..(pas sur que ce soit..12v !)
bonne journée

[Ben031]

Bonjour f6bes, et merci de votre réponse!

J’avais pensé à la batterie, mais j’aurais préféré un circuit autonome, de manière à récupérer le plus d’eau possible en (presque) continu. Je pensais plutôt à un système avec des condensateurs, qui se déchargeraient une fois plein...
Le but final est d’alimenter des réserves d’eau et d’irriguer un jardin sans lever le petit doigt!
D’autres idées ?

Merci d’avance!

[mag1]

Bonjour,

Ben oui, je pense aussi qu'il te faut une batterie au plomb 12V et un régulateur, et tu pourras utiliser cette pompe quand tu voudras.

Le panneau solaire charge la batterie qui alimente la pompe. C'est autonome

MM

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Ben oui, je pense aussi qu'il te faut une batterie au plomb 12V et un régulateur, et tu pourras utiliser cette pompe quand tu voudras.

+1

Surtout qu'on n'arrose pas en plein cagnard quand le soleil donne le max d'électricité .

[Ben031]

J’ai bien compris l’idee de la batterie, mais comme je l´ai déjà dis, ça ne répond pas vraiment à mon besoin.
Idem pour l’utilisation de l’eau après l’avoir remontée, je me la gère merci

Je sais qu’il est possible de transformer la courbe d’energie fournit par mon panneau solaire en quelque chose de binaire (tout ou rien). J’aimerais rester sur cette idée svp.

Merci de votre compréhension.

[DAUDET78]

Je sais qu’il est possible de transformer la courbe d’energie fournit par mon panneau solaire en quelque chose de binaire (tout ou rien). J’aimerais rester sur cette idée svp.

Tu mets une charge résistive qui consomme un peu plus que ta pompe sur ton panneau
- Si la tension sur la charge dépasse 12,01V, tu débranches la charge et tu branches ta pompe
- Si la tension sur la pompe est inférieure à 11,99V, tu débranches la pompe et tu branches ta charge

[Ben031]

Si je comprend bien, la charge résistive va juste consommer l'énergie s’il n’y en a pas assez.
J’aimerai l’emmagasiner (d'où mon idée de condensateur) et la restituer lorsqu’il y en a suffisamment. (Ca peut être un cycle de 5s comme d’une minute par exemple - un clapet anti retour empêchera l’eau de retomber à chaque coup de pompe)
Par exemple, si le temps est nuageux, je voudrais que le panneau solaire puisse quand même faire tourner la pompe par intermittence, plutôt que d’attendre une éclaircie.

[f6exb]

À mon avis il faudrait un condensateur plus gros qu'une batterie.

[mag1]

Si je comprend bien, la charge résistive va juste consommer l'énergie s’il n’y en a pas assez.
J’aimerai l’emmagasiner (d'où mon idée de condensateur) et la restituer lorsqu’il y en a suffisamment. (Ca peut être un cycle de 5s comme d’une minute par exemple - un clapet anti retour empêchera l’eau de retomber à chaque coup de pompe)
Par exemple, si le temps est nuageux, je voudrais que le panneau solaire puisse quand même faire tourner la pompe par intermittence, plutôt que d’attendre une éclaircie.

Oui, bien sûr, la batterie n'est pas la solution, le condensateur c'est mieux, continue, tu es sur la bonne voie, persévère....


MM

[Ben031]

Mag1 : je suis ici pour trouver des solutions, pas pour avoir ce genre de remarque. Si mon sujet ou mes compétences en électronique te dérange, merci de t’abstenir de répondre!

On parle ici de 20w, pas d’une machine à laver.. Il existe des super-condensateurs pouvant stocker de l’energie (qui concurrenceraient les batteries?) donc je me dis que c’est possible. Mais comme dit au tout début je n’ai pas de grosses compétences en électronique, donc si 20w c’est vraiment trop pour des condensateurs, je veux bien en avoir la preuve et je changerai mon fusil d’épaule.

Merci.

[DAUDET78]

Si je comprend bien, la charge résistive va juste consommer l'énergie s’il n’y en a pas assez.

oui

J’aimerai l’emmagasiner (d'où mon idée de condensateur) et la restituer lorsqu’il y en a suffisamment.

hélas, en 2018, on n'a pas encore inventé le condensateur qui puisse remplacer la batterie .

Par exemple, si le temps est nuageux, je voudrais que le panneau solaire puisse quand même faire tourner la pompe par intermittence, plutôt que d’attendre une éclaircie.

Il faut utiliser un chargeur de batterie MPPT qui tire le courant et la tension pour se mettre toujours au pont de puissance maximum pour un éclairage donné

Tes questions montrent que tu ne sais pas comment fonctionne un panneau .

J’ai acheté un panneau solaire 20W 12V

Un panneau 12V, ça n'existe pas . A moins qu'il y ait un MPPT inclus dans le panneau (je n'ai jamais vu ça !)

Un panneau donne , à vide, une tension Vco et en court-circuit un courant Icc ( pour un éclairage donné)
La puissance maximum est disponible pour , approximativement, 80% de Vco

Je te conseille de regarder les courbes de ce lien : http://www.photovoltaique.guidenr.fr...ovoltaique.php

PS : Pour ta culturation, calcule la valeur du condensateur qui passe de 13V à 11V en délivrant un courant de 18W/12V=1,5A pendant 30 secondes
Réponse :

 Cliquez pour afficher

22,5Farad

On trouve du 100F 3V .
Sachant qu'il faut en mettre 5 en série (et ne surtout pas dépasser la tension max de 3V par cellule, d'où un circuit d'équilibrage complexe).
je te laisse chercher le prix de l'installation .

[f6bes]

Si je comprend bien, la charge résistive va juste consommer l'énergie s’il n’y en a pas assez.
J’aimerai l’emmagasiner (d'où mon idée de condensateur) et la restituer lorsqu’il y en a suffisamment. (Ca peut être un cycle de 5s comme d’une minute par exemple - un clapet anti retour empêchera l’eau de retomber à chaque coup de pompe)
Par exemple, si le temps est nuageux, je voudrais que le panneau solaire puisse quand même faire tourner la pompe par intermittence, plutôt que d’attendre une éclaircie.

Tu mets une horloge comme dit, elle ne t'autorisera ( si tu le désire) que pendant une plage horaire.
Ensuite à toi de gérer ta plage horaire comme tu l'entends.
Oublie le condo..ca n'a pas assez de capacité ( réserve éléectrique) pour faire fonctionner une pompe.
Le hi c avec cette méthode c'est....... voir réponse DAaudet (on n'arrose pas en plein soleil).
Avec ta batterie tu utiises le jus...quand tu veux...et tu découpes en tranche si ça te convient.
Bonne journée

[mag1]

Mag1 : je suis ici pour trouver des solutions, pas pour avoir ce genre de remarque. Si mon sujet ou mes compétences en électronique te dérange, merci de t’abstenir de répondre!

Le seul but de mes remarques est de t'aider...
Au revoir

MM

[Ben031]

Un panneau 12V, ça n’existe pas .

Je n’ai jamais dis qu’il délivrait du 12v pil poil en permanence, mais je sais qu’en plein soleil et relié à ma pompe, il génère bien environ 12v. Par contre je n’ai pas mesuré l’intensité, mais vu que ma pompe ne tourne pas à pleine puissance, je suppose que je n’atteind pas les 20w avec mon panneau solaire.

Le panneau solaire en question :
https://www.amazon.fr/dp/B00UFY3Q0C/...740131_TE_item

La pompe :
https://www.amazon.fr/dp/B071JXJ9BR/...395771_TE_dp_1

Au vu des calculs sur les condensateurs, je comprend bien que ça semble être une solution compliquée, mais pas impossible!

C’est sûrement trop naïf, mais ce ne serait pas possible d’abaisser la tension à 3v, à l’aide d’un step down
https://www.amazon.fr/dp/B00JGFEGG4/...771_TE_3p_dp_1

Utiliser un condensateur 3v comme celui que vous avez-vous cité (intégré dans je ne sais quel circuit électronique) , puis relever la tension à 12v avec un step up?
https://www.amazon.fr/LM2577S-Module...Sodial+step+up

Il y aura forcément des pertes, mais le principal est de faire fonctionner la pompe.

Sinon, je me rabattrais sur une batterie. Mais j’aurais vraiment voulu éviter car j’ai peur qu’elle ne supporte pas longtemps des cycles de charge/décharge (si plusieurs cycles par jour..)

Tu mets une horloge comme dit

Plutôt que l’horloge, il n’y aurait pas une façon simple de faire en sorte que la batterie se charge jusqu’à un seuil haut (14v par exemple), puis se vide via la pompe jusqu’à un seuil bas (11v) ?

Merci pour votre aide!

[f6exb]

La pompe était censée relever l’eau jusqu’a 6m, hors elle a du mal à faire 3,5m...

Bizarre, le lien que tu donnes indique 0,6m.

[Ben031]

Non non, c’est 0 à 6m, regardez dans les photos, il est clairement indiqué 600cm avec un tuyau (ce qui est mon cas) et 60cm sans tuyau.

[f6exb]

Sorry, dans le texte frenglish il y a :
H Hauteur max (Hub) : 0–6 m et
hauteur max. (hauteur de levage) :0,6 m. d'où la mauvaise interprétation.

[DAUDET78]

mais vu que ma pompe ne tourne pas à pleine puissance, je suppose que je n’atteind pas les 20w avec mon panneau solaire.

Tu as quelle tension sur ta pompe quand il y a un beau soleil ?

C’est sûrement trop naïf, mais ce ne serait pas possible d’abaisser la tension à 3v, à l’aide d’un step down

Déjà, on abaisse pas la tension d'un panneau. En effet, un panneau, c'est un générateur de courant . Quand la charge varie, le courant est quasiment constant ( voir les courbes dans le lien de ma réponse #12 )
Pour ton 12V, j'ai, à la louche, dit que ta pompe fonctionnait correctement de 13 à 11V (soit un Delta V de 2V)

, puis relever la tension à 12v avec un step up?

Avec une tension sur le SuperCondensateur variant de 3 à 1V ? Je ne suis pas magicien .

il n’y aurait pas une façon simple de faire en sorte que la batterie se charge jusqu’à un seuil haut (14v par exemple), puis se vide via la pompe jusqu’à un seuil bas (11v) ?

c'est le rôle du chargeur solaire de limiter la charge de la batterie à son maximum et de couper l'utilisation si la batterie est trop basse.
Je suppose que tu as un bac de rétention ? quand il est plein, le flotteur coupe la pompe .

[Ben031]

Ok, on oublie les step-up/step-down.

Tu as quelle tension sur ta pompe quand il y a un beau soleil ?

Il faudrait que je refasse un relevé. De mémoire j’avais 12.2v la première fois que j’ai fais tourner ma pompe avec les panneaux solaire.

Dans le cas où on serait en 2018, et que des condensateurs 12v 5F existeraient, du genre ceux là :
http://www.farnell.com/datasheets/23...151.1534272368

Si je reprend tes calculs DAUDET78, ça voudrait dire que :
Pour dU=2v; I=1,5A; et C=5F, on aurait un dt=6.67s.
Donc ça voudrait dire qu’avec un tel condensateur, pour un passage de 13 à 11v, on pourrait faire fonctionner la pompe pendant 6s. C’est juste?
Si oui, auriez-vous une idée du circuit électronique à prévoir pour intégrer ce condensateur?


Pour la solution avec une batterie :

c'est le rôle du chargeur solaire de limiter la charge de la batterie à son maximum et de couper l'utilisation si la batterie est trop basse.
Je suppose que tu as un bac de rétention ? quand il est plein, le flotteur coupe la pompe .

Ok pour le chargeur solaire qui régule, j’irai me renseigner sur les possibilités de régulation qu’ils offrent.
Pour le bac, en fait je n’ai pas de flotteur : une fois le bac plein, le surplus d’eau renouvellera l’eau d’un bassin d'agrément, puis s'écoulera simplement vers la source. Le jardin lui est arrosé via une électrovanne programmée (depuis le bac de rétention).

Merci encore pour vos réponses!

[f6exb]

Pour la solution avec une batterie :

c'est le rôle du chargeur solaire de limiter la charge de la batterie à son maximum et de couper l'utilisation si la batterie est trop basse.
Je suppose que tu as un bac de rétention ? quand il est plein, le flotteur coupe la pompe .

Ok pour le chargeur solaire qui régule, j’irai me renseigner sur les possibilités de régulation qu’ils offrent.

Je peux me gourer mais je crois que Daudet faisait l'analogie entre le chargeur de batterie MPPT et le fonctionnement d'un bassin avec arrêt de la pompe lorsqu'il est rempli.

[DAUDET78]

Si je reprend tes calculs DAUDET78, ça voudrait dire que :
Pour dU=2v; I=1,5A; et C=5F, on aurait un dt=6.67s.
Donc ça voudrait dire qu’avec un tel condensateur, pour un passage de 13 à 11v, on pourrait faire fonctionner la pompe pendant 6s. C’est juste?

J'étais parti sur 5 condensateur de 3V . Donc 13V, c'était OK
Avec un unique condensateur à 12V (il n'y a pas de tolérance sur la tension max ??? je trouve la datasheet un peu succincte ) On va de 12V max à 11V min ( à 10V , ta pompe fait quoi ?). Donc le temps de fonctionnement est de l'ordre de 3,335s
Peut être un peu plus de temps car, si tu arrives à 12V sur le condensateur, cela veut dire que le panneau donne du courant (un peu ? beaucoup?) qui augmente le temps de fonctionnement.

Si oui, auriez-vous une idée du circuit électronique à prévoir pour intégrer ce condensateur?

Il faut prévoir :
- Un régulateur shunt pour limiter la tension à 12V
- Un comparateur avec hystérésis pour enclencher le moteur à un poil de moins que 12V et le couper à 11V
- Un transistor NMOS pour commander le moteur en On/Off

Pour le bac, en fait je n’ai pas de flotteur : une fois le bac plein, le surplus d’eau renouvellera l’eau d’un bassin d'agrément, puis s'écoulera simplement vers la source.

OK

Le jardin lui est arrosé via une électrovanne programmée (depuis le bac de rétention)

. Attention, ce genre d'électrovanne ne fonctionne qu'avec une pression d'eau moins 1 à 2 bar (voir la notice)

[Ben031]

à 10V , ta pompe fait quoi

Bonne question. Je testerai ça dès que possible!

[Antoane]

Bonsoir,

> Dans le cas où on serait en 2018, et que des condensateurs 12v 5F existeraient, du genre ceux là : http://www.farnell.com/datasheets/23...151.1534272368
Ces composants, dont une datasheet un peu plus fournie est : http://www.kemet.com/Lists/ProductCa...M_S6017_FS.pdf , sont prévus pour des faibles courants de décharge, et donc incompatibles avec l'usage que tu te proposes d'en faire.

Si tu décides de mettre plusieurs capa en série, on peut supposer que ces condensateurs de puissance auront des caractéristiques similaires, et donc des capacités similaires. L'équilibrage naturel entre eux devrait donc être raisonnablement bon, suffisamentr raisonnablement bon pour utiliser un circuit d'équilibrage actif simpliste, constitué d'un régulateur shunt (à "faible" consommation)
Reste alors à insérer un module de gestion de charge entre la panneau et le banc de condensateurs et un module de gestion de décharge entre le banc et la pompe.

De manière simpliste, le module de gestion de charge peut être constitué d'une simple diode - la tension fournie par le panneau en circuit ouvert étant cependant relativement proche de la tension cible, la charge risque d'être lente. Sinon, le module de gestion de charge peut être constitué d'un MPPT.
Le module de gestion de décharge peut être un simple comparateur à fenêtre, connectant la pompe aux accus lorsque la tension délivrée par ces derniers est dans une fourchette acceptable (e.g. 10-12 V). Ca peut aussi être un convertisseur step-up, accompagné d'une comparateur à fenêtre : le comparateur connecte le step-up aux accus lorsque la tension délivrée par ces derniers est dans une fourchette acceptable (e.g. 5-12 V), le step-up alimentant quant à lui la pompe sous 12 V. Cette deuxième proposition permet, en particulier, de diminuer la période des oscillations.

Les super-condensateurs ne sont pas des condensateurs comme les autres : ils se comportent, par divers aspects (fiabilité relativement limitée, susceptibilité aux surcharge, linéarité limitée, impact du nombre de cycles, de la tension max sur la fiablité, etc), comme des batterie.
Je n'ai pas de référence précise sous la main, mais tu devrais trouver des choses intéressantes chez Maxwell : http://www.maxwell.com/products/ultr...tors/downloads, en choisissant white paper, application note, ou technical paper dans "Document Type:"

[Ben031]

Bonjour Antoine, et merci pour toutes ces explications!

J’ai fais un schéma élec voir si je comprend bien.



Le panneau solaire recharge les condensateurs en série, un comparateur laisse passé le courant si la tension dépasse 13v, qui ferme un transistor laissant passer le courant vers la pompe. Le transistor est maintenu fermé tant que la tension est supérieure à 11v.
C’est bien ça ?

Par contre pour les valeurs seuils 11v et 13v, je pensais à d’autres petits panneaux solaires que j’ai, qui placé en série doivent atteindre les 20v (avec un très faible amperage). Si je met un step down (que j’ai également en ma possession) a 13v, et un pont diviseur de tension pour avoir le 2e seuil a 11v. Ça marcherait vous pensez? Si vous avez d’autres idées pour les seuils, je suis preneur!

Pour info, le panneau solaire 12v/20w en circuit ouvert monte à 25v, et la pompe semble bien tourner à 11/13v.

Encore merci pour vos contributions

[yvon l]

Petite analyse du problème...
D’une part un panneau solaire se comporte comme un générateur dont le courant est fonction de l’éclairement. La tension par contre est fonction de la charge.
D’autre part un moteur DC a un couple proportionnel au courant qui traverse son induit et développe une fcem proportionnelle à sa vitesse.
Donc si le moteur est raccordé au panneau, il va pouvoir développer un couple d’autant plus grand que l’éclairement est important (via le courant fourni).
Grâce à ce couple le moteur il va pouvoir atteindre une vitesse telle que sa fcem atteint 12V, c-a-d la tension que développe le panneau.
En conclusion le moteur DC atteindra pratiquement toujours la même vitesse quel que soit l’ensoleillement, si le couple demandé par la charge s’adapte à l’éclairement.
La charge idéale serait donc une pompe dont le débit à vitesse constante s’adapte à l’éclairement.
Ce qui peut aussi se traduire par une régulation de débit en fonction de la tension mesurée aux bornes du moteur (ou du panneau).

Maintenant trouver un tel type de pompe??

Pour moi, cela n’a pas beaucoup de sens d’augmenter l’énergie potentielle de l’eau avec un système qui accumulerait de l’énergie potentielle électrique dans une batterie.
Donc adaptation du débit en fonction de l’ensoleillement.

[yvon l]

Après réflexion, une solution simple utilisant une boucle de régulation.
On utilise un moteur sans balai avec son contrôleur (prévu pour batterie de 12V) qui entraine une pompe centrifuge (couple qui augmente avec la vitesse).
Une petite électronique comprenant un microcontrôleur avec une sortie analogique qui pilote le contrôleur. Et une entrée analogique qui mesure la tension aux bornes du panneau (diviseur potentiométrique). Le programme ajuste la tension sur l’entrée contrôleur pour essayer de maintenir la tension du panneau à 11V . Si cette dernière diminue, le processeur diminue la tension à l’entrée du contrôleur, la vitesse du moteur diminue ainsi que sa charge, le courant fourni par le panneau diminue, donc la tension remonte vers 11V.
Donc le débit (la puissance de la pompe s’adapte à la puissance du panneau.
Si pas de soleil, le moteur arrète (en voulant essayer de remonter la tension vers 11V.)
La partie électronique (le microcontrôleur) est alimentée (quelques mA) par une petite batterie 4,5V rechargée par le panneau dès que sa tension atteint 5V (diode + résistance)
Processeur tel que picaxe 8 broches

[mag1]

Bonjour,

Avant de regarder les datasheet, il faut regarder le prix, par 5, c'est moins cher:

https://fr.farnell.com/kemet/fs1b505...ial/dp/2777893

MM

[homersimpson62]

bonjour
pourquoi ne pas mettre un deuxieme (ou troisieme ) panneau solaire, le truc aurait plus de patate !
homer

[f6exb]

Bonjour,

Avant de regarder les datasheet, il faut regarder le prix, par 5, c'est moins cher:

https://fr.farnell.com/kemet/fs1b505zf/super-condensateur-5f-12v-radial/dp/2777893


MM

Ça fait quand même (comme même comme disent certains ) 280 balles.