Pompe d'irrigation solaire au champ : faut-il une batterie ?

Une pompe d'irrigation peut fonctionner sur un système hors réseau avec panneaux solaires, avec ou sans batterie. Pour le goutte-à-goutte, le remplissage d'un bassin ou l'abreuvement du bétail, la pompe peut tourner en journée directement sur les panneaux, au fil du soleil. Si vous devez irriguer la nuit, à pression fixe ou avec une grosse pompe, une batterie et un onduleur prennent le relais. L'onduleur est l'appareil qui transforme l'énergie de la batterie en 230 V ou 400 V classiques. Un groupe électrogène couvre les rares longues périodes grises.

Votre parcelle se trouve peut-être à un kilomètre de la ferme, avec un puits ou un étang au bord. À chaque période sèche, vous sortez la motopompe diesel ou le tracteur, et quelqu'un doit passer jour et nuit. Vous avez demandé un câble jusqu'au champ, et la réponse était une tranchée à travers les terres d'autrui. Sur les forums, les exploitants posent la même question : le soleil ne pourrait-il pas faire ce travail ? Un agriculteur aux Canaries s'est entendu dire que renforcer le réseau rural « n'est pas une priorité ». Un autre a vu son onduleur sonner en surcharge, parce que la pompe demandait « environ 10 kW pendant une seconde » pour démarrer.

Ce démarrage, la plupart des kits de pompe solaire le passent sous silence. Un kit dimensionné sur la puissance de marche de la pompe décroche au premier démarrage, et une batterie dimensionnée sur une journée ensoleillée est vide dès la première journée grise. Pendant ce temps, la motopompe diesel continue de coûter du carburant et des heures. Une étude néerlandaise citée par l'institut de recherche sur l'eau STOWA estime le coût de fonctionnement de l'irrigation à environ 0,21 euro par mètre cube d'eau, rien que pour l'énergie et la main-d'œuvre.

Prenez la ferme de Saint-Georges-sur-Meuse, en province de Liège. La rue n'avait pas de raccordement électrique et la ferme tournait entièrement sur un groupe électrogène, jour et nuit. Depuis l'installation de panneaux solaires avec une batterie, le groupe ne sert plus que de secours. La ferme est entièrement hors réseau et n'a jamais eu besoin d'un raccordement.

Le problème de pompe, nous l'avons déjà résolu avec le réseau en place. Une pépinière à Jabbeke disposait d'un raccordement 3 x 400 V 32 A, et une nouvelle pompe d'arrosage demandait un raccordement plus lourd. Le gestionnaire de réseau proposait la moyenne tension, à un prix élevé. Avec un système semi hors réseau de 45 kVA et 92,4 kWh, la pépinière a gardé son raccordement et ne l'utilise plus que comme chargeur. Au champ, sans raccordement, la logique est la même : la batterie et les panneaux fournissent la puissance que le câble ne peut pas donner.

Une pompe solaire peut-elle fonctionner sans batterie ?

Oui. La plupart des pompes solaires fonctionnent directement sur les panneaux, sans batterie : la pompe tourne plus vite quand le soleil est fort et plus lentement quand il l'est moins. Un contrôleur de pompe (un variateur de fréquence qui adapte la vitesse à la puissance disponible) fait ce travail. L'eau part vers une cuve, un bassin ou directement vers la culture.

Le fournisseur français de pompes solaires Solaris-Store l'explique simplement à Isagri : la plupart de ses pompes fonctionnent « au fil du soleil ». La batterie coûte cher, on ne l'utilise donc que lorsqu'on a besoin d'eau la nuit. Le débit est proportionnel à l'ensoleillement, et les contrôleurs actuels peuvent limiter la puissance pour éviter d'assécher un puits qui se recharge lentement.

Le pompage au fil du soleil convient bien quand :

• vous remplissez une cuve ou un bassin en hauteur et irriguez par gravité, avec une pression donnée par la hauteur de la cuve ;
• un goutte-à-goutte ou des asperseurs basse pression acceptent un débit qui varie au cours de la journée ;
• vous abreuvez le bétail en prairie : un robinet à flotteur dans l'abreuvoir arrête la pompe quand il est plein ;
• l'irrigation peut attendre un jour quand le temps devient gris.

Irriguer en journée gaspille moins que ce que beaucoup d'exploitants craignent. Selon STOWA, l'aspersion en journée perd environ 3 à 6 % de l'eau par évaporation, contre 2 à 3 % la nuit. Le vent pèse plus lourd que le soleil : STOWA conseille de ne pas irriguer au-delà de 3 m/s de vent.

Quand une pompe d'irrigation solaire a-t-elle besoin d'une batterie ?

Une pompe d'irrigation solaire a besoin d'une batterie quand l'eau doit couler à un moment, à une pression ou avec une puissance que les panneaux seuls ne peuvent pas fournir. En pratique, cela se résume à quatre situations.

Pour une nuit de temps en temps, un petit groupe électrogène coûte parfois moins cher qu'une grosse batterie. La source d'Isagri décrit exactement ce système hybride pour les grosses installations d'irrigation : le solaire en journée, un groupe électrogène d'appoint pour la nuit. Comment les deux travaillent ensemble avec un démarrage automatique, vous le lisez dans notre article sur le groupe électrogène avec batterie.

Quelle puissance faut-il pour une pompe d'irrigation solaire ?

La puissance d'une pompe d'irrigation découle de deux chiffres : le débit (mètres cubes par heure) et la hauteur manométrique totale (la hauteur plus la pression contre lesquelles la pompe travaille, en mètres). Un bar de pression correspond à environ 10 mètres. La puissance hydraulique en kW est le débit multiplié par la hauteur, divisé par 367.

La pompe elle-même perd une partie de l'énergie, le moteur a donc besoin de plus que la puissance hydraulique. Vérifiez le rendement sur la courbe de votre propre pompe. Les exemples ci-dessous supposent un rendement de 50 % pour une petite pompe à 60 % pour une grande :

Ces exemples sont des calculs avec la formule de l'Engineering ToolBox, pas des pompes mesurées. Ils donnent l'ordre de grandeur. Un enrouleur demande environ dix fois plus de puissance qu'un goutte-à-goutte, parce qu'il pousse plus d'eau à une pression bien plus élevée. Aux Pays-Bas, STOWA estime que 95 à 98 % de l'irrigation en grandes cultures passe par un enrouleur, un système haute pression.

Notez la plaque signalétique de la pompe, la profondeur du puits ou la dénivellation jusqu'au champ, et la pression dont vos asperseurs ou goutteurs ont besoin. Cette courte liste dimensionne le système mieux que n'importe quelle description de kit. Une pompe triphasée avec variateur de fréquence est souvent le meilleur choix : elle démarre en douceur et adapte sa vitesse. À Jabbeke, nous avons placé des variateurs de fréquence sur les pompes les plus lourdes pour qu'elles tournent sans à-coups. Comment un variateur aide une pompe sur un raccordement trop faible, vous le lisez dans notre article sur plus de puissance sans renforcement du raccordement.

Comment dimensionner une pompe solaire : combien de panneaux en Belgique ?

Comptez environ 4 kWh par jour pour chaque kWc de panneaux pendant la saison d'irrigation en Belgique, et divisez la consommation journalière de votre pompe par ce chiffre. Une pompe goutte-à-goutte de 1,6 kW qui tourne six heures consomme environ 10 kWh par jour, soit environ 2,5 kWc de panneaux plus une marge pour les journées plus faibles.

L'outil européen PVGIS calcule ce que produit 1 kWc de panneaux orientés au sud, inclinés à 35 degrés, près de Gand, après 14 % de pertes. La saison d'irrigation tombe exactement dans les mois forts :

De mai à juillet, 1 kWc produit environ 125 kWh par mois, soit environ 4 kWh par jour en moyenne. Une pompe qui ne tourne qu'en été est la charge la plus facile qui soit pour des panneaux solaires. Les mêmes panneaux ne donnent qu'environ 1 kWh par jour en décembre, ce qui ne compte que si le système a aussi du travail en hiver. Près de Namur, PVGIS donne pratiquement le même profil : environ 1 030 kWh par kWc et par an, contre environ 1 050 près de Gand.

L'enrouleur du tableau est une autre histoire. À environ 15 kW pendant huit heures, il demande environ 120 kWh par jour, soit environ 30 kWc de panneaux, sans compter l'irrigation de nuit. C'est possible sur une grande exploitation, mais c'est une installation sérieuse pour une machine qui ne tourne parfois que quelques semaines par an.

Quelle batterie pour une pompe d'irrigation au champ ?

Dimensionnez la batterie sur l'énergie que la pompe consomme en dehors des heures de soleil, plus une réserve, et vérifiez que l'onduleur supporte le démarrage du moteur. La puissance de la pompe multipliée par les heures sans soleil donne les kWh que la batterie doit fournir.

Ajoutez une réserve à ces chiffres, car une batterie ne doit pas être vidée à zéro chaque nuit et les journées grises finissent toujours par arriver. La pépinière de Jabbeke, avec plusieurs pompes lourdes, dispose de 92,4 kWh de batterie. Pour irriguer la nuit avec un enrouleur, la batterie devient vite le poste le plus lourd de tout le système. C'est pourquoi une cuve, un bassin ou un groupe électrogène pour la nuit est souvent le choix le plus malin.

Stocker le surplus dans l'eau n'est pas une idée nouvelle pour nous. Sur un projet semi hors réseau à Wingene, une batterie pleine envoie son surplus vers un boiler via une résistance : l'eau devient la batterie. Ce type de commande intelligente peut aussi démarrer des pompes dans une ferme quand il y a surproduction. Faites travailler la pompe quand le soleil produit le plus, et gardez la batterie pour ce qui ne peut pas attendre.

Pompe solaire, batterie, groupe électrogène ou câble jusqu'au champ : que choisir ?

Le pompage au fil du soleil convient aux petites et moyennes pompes qui peuvent travailler en journée. Une batterie convient quand l'eau est nécessaire la nuit ou à pression constante. Pour un gros enrouleur quelques semaines par an, un groupe électrogène ou un raccordement reste le meilleur choix.

L'irrigation électrique est rentable. STOWA cite une étude de l'université de Wageningen sur le passage de l'irrigation au diesel à l'irrigation électrique. Elle a trouvé une économie d'environ 1 300 à 3 600 euros par exploitation et par an, selon la région, et un peu plus avec sa propre électricité solaire. La même étude cite le principal obstacle : il faut de l'électricité au champ, et un raccordement doit être construit puis entretenu. C'est exactement le vide que comble un système hors réseau.

Si la pompe est proche de la ferme et que le raccordement existant est simplement trop faible, un système semi hors réseau comme à Jabbeke est généralement la meilleure voie. Et si vous hésitez entre un câble jusqu'au champ, que ce soit chez ORES ou RESA, et une batterie, notre article sur un raccordement trop cher face à une batterie montre comment les comparer.

Un système d'irrigation solaire peut-il faire plus qu'arroser ?

Oui, et c'est généralement ce qui le rend rentable : une pompe d'irrigation tourne quelques mois par an, les panneaux produisent toute l'année. Hors saison, le même système peut alimenter un hangar, l'éclairage, une chambre froide, l'abreuvement du bétail ou des chargeurs d'outils.

C'est exactement ce qui se passe à Saint-Georges-sur-Meuse : les panneaux et la batterie alimentent la ferme toute l'année, et le groupe électrogène ne sert plus que de secours. Nos systèmes hors réseau sont conçus pour un usage privé, industriel et agricole, et restent extensibles : plus de panneaux, plus de batterie ou une autre source plus tard, comme une petite éolienne. Le système peut encore être raccordé plus tard à un groupe électrogène ou au réseau. Pour aller plus loin, lisez nos articles sur l'énergie d'une exploitation agricole et sur le stockage d'énergie en serre maraîchère.

Quelles règles pour pomper de l'eau d'irrigation en Belgique ?

Les règles portent davantage sur l'eau que sur les panneaux solaires : le prélèvement d'eau souterraine et le captage dans un cours d'eau sont encadrés, et les règles diffèrent selon la région. Vérifiez-les avant de dimensionner la pompe.

• En Wallonie et à Bruxelles : renseignez-vous auprès de votre commune et de l'administration régionale avant de forer un puits ou de pomper dans un cours d'eau ; un prélèvement peut demander un permis ou une déclaration.
• En Flandre (eau souterraine) : selon la Vlaamse Milieumaatschappij (VMM), il faut un permis pour pomper de l'eau souterraine. Fin 2024, 21 % du débit autorisé d'eau souterraine allait à l'agriculture.
• En Flandre (cours d'eau) : dans la province d'Anvers par exemple, il faut faire une déclaration avant de prélever de l'eau dans un cours d'eau pour irriguer. En cas de sécheresse sévère, une interdiction de prélèvement peut s'appliquer, et elle est permanente pour quelques cours d'eau vulnérables.
• L'installation électrique : le RGIE (le règlement belge sur les installations électriques) s'applique avec ou sans raccordement au réseau, et une nouvelle installation est contrôlée par un organisme agréé avant sa mise en service.

Une interdiction de prélèvement est aussi une bonne raison de penser au stockage d'eau. Un bassin rempli quand le prélèvement est permis garde votre culture en vie quand il ne l'est plus.

Comment concevons-nous un système d'irrigation solaire ?

Nous partons de votre pompe, de votre source d'eau et de votre saison, pas d'un kit standard. Les étapes sont les mêmes pour un champ de légumes, un verger ou une prairie.

1. Étape 1 : Vous nous envoyez les données de la pompe (plaque signalétique, débit, pression), la profondeur du puits ou la dénivellation jusqu'au champ, les heures d'irrigation et les autres consommations sur place.
2. Étape 2 : Nous calculons les panneaux (type, nombre et orientation selon votre situation), les onduleurs, la batterie et, si nécessaire, un groupe électrogène.
3. Étape 3 : Nous regardons où il vaut mieux stocker de l'eau que de l'électricité, et si un variateur de fréquence permet un démarrage plus doux de la pompe.
4. Étape 4 : Nous installons et mettons en service le système, et le faisons contrôler avant sa mise en service.
5. Étape 5 : Vous suivez la production, la batterie et la consommation en temps réel avec notre logiciel de suivi. Le système reste extensible si une pompe ou un bâtiment s'ajoute.

Vous voulez d'abord voir comment les éléments s'assemblent ? Lisez notre aperçu des composants d'un système hors réseau, ou découvrez comment nous construisons un système hors réseau pour l'agriculture et les entreprises.