Dans les réseaux de distribution d’eau d’irrigation sous pression, il est nécessaire de garantir un certain débit et une pression minimale à toutes les bornes d’incendie. En pratique, cela implique que la régulation de la hauteur manométrique dans les pompes se fait en fonction des hydrants les plus défavorables, provoquant une surpression dans les autres. Pour cette raison, l’installation de vannes de régulation de pression est nécessaire pour protéger les infrastructures hydrauliques et les systèmes d’irrigation des surpressions existant dans une grande partie du réseau.
En outre, il est courant que ces types de réseaux soient organisés à la demande, ce qui signifie que l’eau est disponible en permanence pour l’irrigation. Les agriculteurs peuvent donc ouvrir et fermer leurs bornes en fonction de leurs besoins, ce qui rend les débits de circulation dans le réseau très variables et difficiles à prévoir. D’autre part, étant donné la nature saisonnière de l’irrigation, si certains mois les demandes en eau sont très élevées, d’autres mois elles sont pratiquement nulles.
L’utilisation de la surpression dans les réseaux de distribution d’eau pour la production d’énergie électrique a donné lieu à de nombreuses études et propositions de solutions. Ces propositions sont basées sur l’incorporation de turbines qui remplacent généralement les vannes de régulation de pression et tirent parti des conditions de débit et de pression pour produire de l’électricité. Compte tenu de la situation actuelle de l’irrigation, dans laquelle la dépendance énergétique est très élevée et l’électricité consommée pour le pompage représente en moyenne 40% des coûts de l’eau, toute initiative visant à réduire la demande énergétique est du plus haut intérêt. La récupération de l’énergie hydroélectrique pourrait entraîner divers avantages environnementaux et économiques, tels que la réduction des coûts liés à la production alimentaire et des émissions de gaz à effet de serre.
Cependant, les turbines conventionnelles présentent l’inconvénient de leur coût élevé, surtout pour les petites puissances (de l’ordre de 5 à 100 kW de puissance microhydraulique, courantes dans ce type de réseau), ce qui rend l’installation et l’amortissement de l’équipement difficiles.
Une alternative pour cette utilisation est l’utilisation de pompes fonctionnant comme des turbines ou PAT (Pump as Turbines), qui consistent en des pompes hydrauliques fonctionnant de manière opposée à la pompe conventionnelle. Le grand avantage des PAT en tant que technologie rentable pour les solutions micro-hydrauliques réside dans leur faible coût. Les PAT offrent des performances élevées dans des conditions d’efficacité maximale (débit et pression), mais leurs performances diminuent sensiblement lorsque les débits s’écartent de l’optimum. Ceci contraste avec les situations habituelles des réseaux de distribution d’eau d’irrigation dans lesquels les fluctuations des débits de circulation sont fréquentes. Pour cette raison, les conditions de travail des PAT doivent être régulées afin de garantir qu’ils travaillent toujours aux points d’efficacité maximale.
Pour réguler les conditions de travail, ces dernières années, diverses études ont été réalisées qui proposent essentiellement deux types de régulation : électrique et hydraulique. La régulation hydraulique utilise un schéma de by-pass, grâce auquel une partie du débit est dérivée dans la canalisation et les conditions d’entrée au PAT sont régulées au moyen de vannes de contrôle. Le PAT fonctionne en parallèle avec un réducteur de pression, qui est chargé de réguler la pression de sortie du by-pass. Ce schéma est très approprié pour les réseaux où des réducteurs de pression ont déjà été installés. Au contraire, au moyen d’une régulation électrique, la vitesse de rotation du générateur est régulée, en s’adaptant à tout moment aux conditions existantes dans le réseau.
Par conséquent, l’installation d’un PAT permettrait d’atteindre deux objectifs : d’une part, la réduction de la surpression dans le réseau et, d’autre part, la production d’électricité qui peut être utilisée pour alimenter divers dispositifs (capteurs, systèmes de contrôle, injecteurs de carburant). engrais, etc.) et même, si possible, être versée dans le réseau électrique et obtenir un bénéfice économique de la vente d’énergie.
Chez Powerturbines, nous sommes des pionniers dans l’utilisation de cette technologie et nous sommes ravis de vous aider. Pour ce faire, veuillez nous écrire à l’adresse suivante info@powerturbines.eu and we will respond to you as soon as possible.