Les éoliennes de pompage au Sénégal

Les éoliennes de pompage, aussi appelées éoliennes mécaniques, mettent en oeuvre une technologie simple et robuste pour pomper de l’eau à des fins d’irrigation ou d’adduction d’eau. Bien adaptées aux conditions africaines, ces éoliennes présentent une partie intéressante de la réponse au problème de l’eau sur le continent.

 Principe

Une éolienne de pompage, sur le même principe que les éoliennes électriques, utilise des pales pour convertir l’énergie du vent en force mécanique. L’effort mécanique est ensuite adapté au besoin pour être utilisable par la pompe. Etant donné que la pompe employée est à piston, le mouvement mécanique de rotation des pales doit être transformé en mouvement de translation alternatif pour mettre en action le piston de la pompe (système bielle manivelle). Ce mouvement est transmis de la tête de l’éolienne jusqu’à la pompe immergée dans le puits par une tringlerie qui véhicule un mouvement alternatif de bas en haut.

 

 Les pompes à piston, à l’opposé des pompes centrifuges, exigent un effort important au démarrage pour vaincre les frottements. Pour cette raison, les éoliennes de pompage sont munies de pales nombreuses et larges afin de produire le maximum de couple mécanique sur l’axe de rotation, même par vent faible. Les pales sont généralement en tôle d’acier galvanisé, mais signalons tout de même l’existence de modèles d’éoliennes “à voiles”, plus simples, moins onéreuses mais également moins résistantes.

 

 Une éolienne mécanique doit être protégée des vents forts par un système de protection, ou régulation. La régulation de puissance la plus courante est le système de furling, ou effacement au vent, qui, par un jeu de force entre le rotor, le safran et un ressort permet de sortir les pales du lit du vent, donc de diminuer la surface exposée et ainsi réduire l’énergie captée. Certaines éoliennes possèdent une mise en arrêt forcée par un câble qui dévente le rotor. Ce câble est actionné depuis le sol par une manivelle.

les étapes du système de régulation type furling (vue de dessus).

Une éolienne de pompage doit être installée exactement au dessus de la source d’eau. Cette caractéristique peut être préjudiciable sur un terrain valonné, car le puits ou forage est situé dans un point bas (pour réduire la profondeur à creuser ou forer) alors que c’est précisement à cet endroit que le vent risque d’être le moins fort. Sur cet aspects des choses, les éoliennes électriques entrainant une pompe immergée (électrique également) sont plus avantagées car l’éolienne peut être déportée du puits ou forage pour être placée dans un endroit aux vents plus favorables, jusqu’à 100m à la ronde, au sommet d’une colline par exemple.

 Champs d’application

Les éoliennes de pompage existent de différentes tailles et de différentes hauteurs. Elles peuvent remonter de l’eau située à plus de 100m de profondeur. Les applications les plus courantes des pompes éoliennes mécaniques sont :

  • hydraulique villageoise

 irrigation de cultures maraichères

  • alimentation de point abreuvoirs pour les troupeaux

  • relevage d’eau pour l’adduction, l’irrigation ou l’assèchement

Les éoliennes de pompage sont bien adaptées pour pomper des volumes allant de 2m3 à 15 m3 par jour et pour des profondeurs allant de 2m à 30m. Au delà de ces fourchettes, des solutions existent mais les éoliennes de pompage ne sont pas les plus pertinentes. Nous recommandons dans ces cas de figure le pompage solaire.

 Intérêts et limites

Les principaux intérêts des éoliennes de pompage sont les suivants :

  • simplicité et rusticité, ce qui permet d’atteindre une grande durée de vie avec une maintenance réduite
  • faible niveau de technicité, donc fabrication possible dans des ateliers africains moyennement outilés
  • bonne production par vent faible (moins de 4 m/s en moyenne) contrairement aux éoliennes électriques

Voici un exemple d’éolienne de pompage à bas coût et simple à fabriquer dans des ateliers en Afrique :

Leurs limites :

  • installation plus longue et plus complexe que le pompage solaire
  • nécessite un potentiel éolien correct, qui est moins bien réparti sur le territoire Sénégalais que le potentiel solaire
  • maintenance plus régulière, pièces d’usure (roulements, axes, etc)
  • installées obligatoirement juste au dessus du point d’eau
  • de moins en moins intéressant économiquement face au pompage solaire, dont les prix diminuent régulièrement

 Fabricants et installateurs en Afrique

  • Face à la baisse des prix des systèmes de pompage solaire, le nombre de fabricants de pompes éoliennes à tendance à se réduire ces dernières années. Au Sénégal, les principales marques présentent sont :
  • Oasis (France), fabriquées par IEC à Saint-Louis. Modèle de 3,3m de diamètre
  • Fiasa (Argentine). Modèles de 3,6 à 4,2m de diamètre
  • SSM (Italie), fabriquées par le GIE VEV et LVIA à Thiès. Modèle de 6m de diamètre

 Le GIE Vent Eau pour la Vie (VEV) assure la maintenance de pompe éolienne sur tout le territoire du Sénégal avec un véhicule 4x4 et ses équipes de technicien :

 

opération de changement d’un roulement sur une éolienne en panne

Analyse économique

Une éolienne de pompage de 3m de diamètre (type Oasis) avec son pylône, la pompe et l’installation coûte de 4 000 000 Fcfa à 5 000 000 Fcfa.

Production avec un vent moyen de 4 m/s : 10 m3/jour à une profondeur de 25 m. La durée de vie de l’éolienne (à condition de d’assurer un entretien régulier) est de 20 ans. La maintenance coûte 80 000 Fcfa par an.

Cela donne un coût de revient global sur 20 ans de 4 500 000 + 20 x 80 000 = 6 100 000 Fcfa

Et une production d’eau sur 20 ans de 10 x 365 x 20 = 73 000 m3

Donc le prix de revient du m3 d’eau pompé à 25m de profondeur est de 83 Fcfa/m3

Une éolienne de pompage avec un ve moyen de 4 m/s est donc plus économique dans le temps qu’une motopompe (environ 110 Fcfa/m3 à 25m HMT) mais plus chère qu’un système de pompage solaire (environ 55 Fcfa/m3 à 25m HMT).

A partir de 5 m/s de vitesse moyenne de vent, l’éolienne de pompage devient concurrentielle avec le pompage solaire au Sénégal.

 

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