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Les éoliennes de pompage ou éoliennes à eau ont pour but de pomper de l'eau et de la remonter. Elles transforment l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Elles actionnent différents types de pompes.

Le point maintenant.

Usages des éoliennes de pompage

L'énergie du vent pour pomper l'eau est utilisée depuis plusieurs siècles. Elle est utilisée pour :

  • irriguer les cultures ;
  • abreuver le bétail ;
  • constituer une réserve d'eau ;
  • assécher des marais.

Débit des éoliennes à eau

Ces éoliennes permettent de pomper avec l'énergie gratuite du vent des volumes d'eau de 2 à 140 m³/jour (entre 5 et 25 m³ pour la majorité). 

Le débit dépend :

  • de la taille de l'éolienne ;
  • de la profondeur de l'eau à remonter ;
  • des conditions locales de vent.

Éolienne de pompage vertical ou déporté

Les besoins en eau et les caractéristiques topographiques vont déterminer le type d'éolienne de pompage à mettre en place.

Pompage vertical

Si l'eau est située dans une nappe ou un puits situé à la verticale, il faut connaître :

  • la hauteur du pompage de l'eau (en mètres) ;
  • la hauteur de la nappe depuis la surface en hiver et en été ;
  • le diamètre intérieur du forage ou du puits,
  • le débit du forage ou du puits.

Pompage déporté

Si l'eau est située en déport de l'éolienne, dans le cas par exemple d'une rivière ou d'un étang, il faut connaître :

  • la hauteur du pompage de l'eau (en mètres) ;
  • la distance entre le centre de l'éolienne et l'endroit du puisage de l'eau ;
  • la hauteur de dénivelé entre éolienne et nappe d'eau ;
  • la hauteur à laquelle l'eau doit être montée (si elle doit être montée au-dessus du sommet du pylône de l'éolienne, cela nécessite alors un presse-étoupe).

Si l'éolienne est à la verticale, on peut utiliser une pompe aspirante ou refoulante. Si l'éolienne est déportée, on utilise une pompe aspirante uniquement. 

 

Éolienne de pompage : types de pompes

On distingue principalement deux types de pompes : les pompes volumétriques et les pompes centrifuges.

Pompes volumétriques

À pression forte mais débit faible, les pompes volumétriques sont auto-amorçantes. On distingue :

  • Les pompes à piston : le mouvement de rotation de l'éolienne est transformé en mouvement vertical grâce à une manivelle ou une bielle.
  • Les pompes à vis : le mouvement de rotation de l'éolienne est utilisé pour faire tourner une vis sans fin qui remonte l'eau.

Pompes centrifuges

Une pompe centrifuge utilise, grâce à un rotor à aube, l'énergie de rotation qui augmente l'énergie cinétique avec la force centrifuge. Elles ne sont pas auto-amorçantes (il faut plus d'énergie pour les démarrer).

Cas de la pompe électrique

Il est possible de coupler une éolienne de production électrique à une pompe électrique pour pomper de l'eau. Cela permet :

  • de pomper l'eau sur des hauteurs supérieures à 7 m ;
  • de pomper de l'eau à un endroit plus éloigné de l'emplacement de l'éolienne (avec un réseau électrique) ;
  • d'utiliser l'éolienne pour le pompage (avec une pompe électrique) et pour le fonctionnement d'appareils électriques.

Par contre, ce type d'éolienne entre dans la législation des aérogénérateurs.

Nombre et types de pales pour les différentes éoliennes de pompage 

Le choix du type de pompe influe sur le choix du type d'hélices (de pales).

Pompes volumétriques

Les éoliennes à vis ou à piston ont un couple de démarrage élevé. Elles nécessitent donc un nombre de pales élevés (type "moulin à vent", de 15 à 18) dont les caractéristiques sont :

  • une faible vitesse de rotation ;
  • un démarrage par vent très faible ;
  • un coût plus important ;
  • un rendement moins important ;
  • une forte prise au vent (potentiellement dangereux en cas de tempête).

Pompes centrifuges

Les éoliennes actionnant une pompe centrifuge nécessitent un couple plus faible pour fonctionner donc moins de pales (généralement 3) dont les caractéristiques sont :

  • une vitesse de rotation élevée ;
  • un démarrage par vent plus élevé ;
  • un coût moins important ;
  • une faible prise au vent ;
  • des pales plus complexe à réaliser.

Sécurité des éoliennes à eau

Les éoliennes de pompage peuvent être équipées de divers éléments pour la sécurité :

  • un dispositif d'arrêt depuis le sol ;
  • une échelle pour accéder aux pales ;
  • un dispositif de réglage de la vitesse de rotation ;
  • un dispositif d'arrêt automatique en cas de vent fort.

Pour approfondir le sujet :