Design, installation and commissioning of a solar-powered water pumping system

Hernandez Borjas, Carlos Enrique (2022). Design, installation and commissioning of a solar-powered water pumping system. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Water is one of the basic human needs, yet today, 2 billion people in the world experience water stress at least one month of the year. The availability of drinking water is identified as one of the world's major problems. The United Nations have highlighted it as one of the Sustainable Development Goals and many other initiatives followed.

Several technologies exist to solve this problem, now we need the will as a global community to achieve this. One of the possible technical solutions is the widespread implementation of photovoltaic water pumping systems (PVPS). PVPS has the advantage that it can be used in remote locations, is easy to implement and is cost-effective.

The purpose of this study is to design, build, test and compare two complete pumping systems, one with a battery and a second without. Initially, the small-scale systems will be installed and tested at the Héliolab Michel Trottier on the roof of ÉTS. Then, a full-scale system will be designed for later installation and testing, at a real case site.

The results showed that a battery-driven system is more efficient and flexible, while a directdriven system is more economical. Combining the PVPS with a reservoir and adjusting the consumption to the weather condition is advantageous. Winter conditions have an important impact on solar energy production. Remote monitoring the very convenient, especially for stand-alone applications.

The pre-design of a real case application in the sub-Sahara region demonstrated the feasibility of cheaper systems.

It is recommended to improve the control system, design a portable mechanical support for the solar panels and their components, and test under different operating conditions including the use of a reservoir.

Titre traduit

Conception, installation et mise en service d'un système de pompage d'eau à énergie solaire

Résumé traduit

L'eau est l'un des besoins humains fondamentaux, pourtant aujourd'hui, 2 milliards de personnes dans le monde subissent un stress hydrique au moins un mois de l'année. La disponibilité de l'eau potable est identifiée comme l'un des problèmes majeurs du monde. Les Nations Unies l'ont souligné comme l'un des objectifs de développement durable et des nombreuses autres initiatives ont suivi.

Plusieurs technologies existent pour résoudre cette problématique, maintenant nous avons besoin de la volonté en tant que communauté mondiale pour y parvenir. L'une des solutions techniques possibles est la généralisation des systèmes de pompage d'eau photovoltaïques (PVPS). Le PVPS a l'avantage de pouvoir être utilisé dans des endroits éloignés, d'être facile à mettre en œuvre et d'être rentable.

Le but de cette étude est de concevoir, construire, tester et comparer deux systèmes de pompage complets, l'un avec batterie et l'autre sans. Dans un premier temps, les systèmes à petite échelle seront installés et testés à l'Héliolab Michel Trottier sur le toit de l'ÉTS. Ensuite, un système à grande échelle sera conçu pour une installation et des tests ultérieurs, sur un site de cas réel.

Les résultats ont montré qu'un système alimenté par batterie est plus efficace et flexible, tandis qu'un système à entraînement direct est plus économique. Combiner le PVPS avec un réservoir et ajuster la consommation aux conditions météorologiques est avantageux. Les conditions hivernales ont un impact important sur la production d'énergie solaire. La surveillance à distance est très pratique, en particulier pour les applications autonomes.

La pré-conception d'un cas réel d'application dans la région sub-saharienne a démontré la faisabilité de systèmes moins chers.

Il est recommandé d'améliorer le système de contrôle, de concevoir un support mécanique portable pour les panneaux solaires et leurs composants, et de tester dans différentes conditions de fonctionnement, y compris l'utilisation d'un réservoir

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in renewable energies and energy efficiency". Comprend des références bibliographiques (pages 105-106).
Mots-clés libres:	pompage d'eau photovoltaïque, communautés isolées, hors réseau, dimensionnement, systèmes d'énergie solaire
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Rousse, Daniel R.
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	10 févr. 2023 14:15
Dernière modification:	10 févr. 2023 14:15
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3151

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