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S.11 Système d'énergie électrique

Les systèmes d'énergie électrique utilisent l'électricité d'un réseau pour alimenter le pompage, le transport ou le traitement de l'eau. L'énergie électrique est une source d'énergie adaptée à toutes les phases d'une situation d’urgence, mais elle peut ne pas toujours être disponible (par exemple, dans la phase aiguë après une catastrophe naturelle).

À petite échelle locale, l'électricité produite par un ensemble de panneaux solaires (voir S.10 ) ou un générateur diesel (voir S.12 ) peut alimenter un simple système d'alimentation en eau, comme une pompe dans un forage. L'électricité à plus grande échelle est généralement produite de manière centralisée et injectée dans les lignes de transmission. Bien que cette électricité puisse encore être produite par un ensemble de générateurs diesel ou par d'autres moyens (par exemple, l'énergie solaire, éolienne ou hydraulique), le fonctionnement et l'entretien sont centralisés et l'électricité est injectée dans un réseau pour être utilisée sur une vaste zone.

Considérations sur la conception

Pour l'approvisionnement en eau, l'énergie électrique est principalement utilisée pour le pompage, bien qu'elle puisse également être utilisée pour d'autres processus, tels que le traitement de l'eau (voir chapitre T). Les considérations clés pour la conception des systèmes énergétiques électriques concernent si l'alimentation requise est en courant continu (CC) ou en courant alternatif (CA), et pour ce dernier si elle est monophasée ou triphasée. Tous les types d'alimentation peuvent être utilisés pour les systèmes d'alimentation en eau, et le choix dépend du contexte et des besoins en énergie. Par exemple, le courant continu fournit une charge électrique dans une seule direction et est le type d'énergie produite par un panneau solaire pour faire fonctionner efficacement une pompe à courant continu. Cependant, les alimentations en courant continu sont limitées par les distances sur lesquelles l'énergie peut être transportée sans pertes d'énergie prohibitives, le dimensionnement des câbles est donc important.

Avec le courant alternatif, le courant et la tension changent périodiquement de direction et constituent le type d'énergie du réseau qui fait fonctionner les pompes à courant alternatif les plus couramment disponibles. Ce changement de direction crée une onde qui peut avoir des hauteurs différentes (appelée amplitude, une mesure de la quantité de tension qui se produit en haut ou en bas de chaque onde) et une fréquence (nombre d'ondes par seconde). De plus, le nombre d'ondes à un instant donné est appelé phase. Le monophasé est produit à l'aide d'un fil sous tension pour créer une onde (230 volts), tandis que le triphasé est produit à l'aide de trois fils sous tension pour créer simultanément trois ondes décalées dans le temps (415 volts). Le courant triphasé est utilisé lorsque plus de puissance est nécessaire, comme l'alimentation des lignes de transmission, ainsi que pour les gros moteurs et les charges lourdes. Le courant alternatif est le mode utilisé pour transporter l'électricité sur de longues distances, car à haute tension (plus de 110 000 volts) moins d'énergie est perdue lors de la transmission. Des tensions plus élevées signifient des courants plus faibles, et des courants plus faibles génèrent moins de chaleur dans la ligne électrique en raison d'une résistance réduite. Le courant alternatif est converti à partir de ces hautes tensions à l'aide de transformateurs au point de destination avant que l'alimentation ne soit utilisée. L'énergie peut être stockée à l'aide de batteries, mais il est généralement préférable d'éviter cela en raison du coût, de la courte durée de vie et des pertes d'énergie inhérentes qui se produisent pendant le stockage sur batterie par l'intermédiaire d’un système de pompage bien conçu associé à un stockage adéquat.

Matériaux

Le type d'alimentation fournie doit être adapté aux exigences de fonctionnement de l'équipement à un endroit particulier. Par exemple, un gros moteur de pompe avec une tension de 415 volts nécessitera une alimentation triphasée.

Applicabilité

L'électricité du réseau convient à toutes les phases d'intervention, mais peut ne pas toujours être disponible dans la phase aiguë si les lignes électriques ou les centrales électriques sont affectées ou se trouvent dans les zones avec des coupures de courant fréquentes et prolongées. Pour les interventions en situation d'urgence et dans certains contextes de non-urgence, des sources d'énergie alternatives pourraient s'avérer un meilleur choix.

Fonctionnement et entretien

Les pompes électriques peuvent fonctionner avec peu d'entretien, mais des contrôles réguliers du courant, de la tension et de la fréquence sont nécessaires pour prévenir des problèmes potentiels. Si les lectures sont supérieures ou inférieures à la normale, des mesures appropriées doivent être prises avec l'alimentation électrique ou la pompe. Lorsque l'électricité est produite par un générateur local, la charge et le coût de l’entretien augmenteront considérablement (voir S.12 ). Un régulateur de tension doit être installé pour protéger le système contre les tensions variables et les pannes, et l'accès à des sources d'alimentation alternatives sera également utile au moment de telles pannes.

Santé et sécurité

L'électricité peut être dangereuse. Seul un personnel qualifié doit travailler avec l'alimentation secteur, et toutes les normes de santé et de sécurité concernant l'électricité doivent être respectées. Si le travail est éloigné d'un tableau de distribution, l'alimentation doit être déconnectée au niveau de l'isolateur, les fusibles doivent être retirés, il faut toujours supposer que les fils sont sous tension jusqu'à ce qu'ils soient testés, les mains doivent être gardées sèches, chacun doit vérifier qu'il a fini de travailler et être attentif avant de remettre le courant, les câbles doivent être correctement isolés et mis à la terre, et les fusibles et les disjoncteurs ne doivent pas être forcés. Si des systèmes de batterie sont utilisés, l'accès doit être restreint pour éviter les risques d'électrocution.

Coûts

En plus des coûts par kWh, les coûts d'entretien réels des systèmes électriques du réseau sont modérés (0,8 à 1,5 USD/personne/an) et comparables aux systèmes éoliens S.9 . Cependant, lorsque le diesel S.12 est utilisé pour produire directement de l'électricité, les frais courants sont importants. Outre les coûts financiers, les coûts environnementaux élevés de l'énergie produite à partir de sources non renouvelables doivent être pris en compte dès la conception lors du choix d'une alimentation électrique.

Considérations sociales et environnementales

Le réseau électrique comme source d'énergie est très courant et bien accepté par les gens.

Critères de décision clés

Niveau d’application

Voisinage +
Ville + +

Niveau de gestion

Public + +

Complexité technique

Elevée

Disponibilité locale

Elevée

Niveau de maturité

Elevée

Phase d'urgence

Réponse aiguë +
Stabilisation + +
Relèvement + +

Objectifs et caractéristiques clés

Captage, transport et traitement de l'eau à l'aide du réseau électrique

Forces et faiblesses

  • Peut être produit à partir d'énergies renouvelables, une option énergétique à faible émission de carbone
  • Entretien relativement faible et donc faible coût global pour les utilisateurs lorsque l'électricité est fournie par le réseau (l’entretien est effectuée plus loin dans un emplacement centralisé)
  • Peut ne pas être utile dans certains contextes où l'alimentation n'est pas fiable
  • Nécessite un fonctionnement et un entretien technique spécialisés à un niveau centralisé

Références sélectionnées

Bref aperçu des systèmes de pompes électriques et des coûts :

Baumann, E. (2000): Water Lifting. Series of Manuals on Drinking Water Supply, Volume 7 SKAT, St. Gallen. Switzerland

Lignes directrices sur les installations électriques pour les non-spécialistes :

Davis, J., Lambert, R. (2002): Engineering in Emergencies: A Practical Guide for Relief Workers. Second Edition IT, London. UK

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