Agriculture - Apport d'eau

Généralité

Généralité

L'irrigation commence par la détermination de la source d'eau pour l'arrosage des cultures, à savoir soit des eaux souterraines, soit des eaux de surface comme un canal ou un bassin de stockage. Les pompes utilisées pour l'apport d'eau doivent être adaptées à l'évolution des condition au-dessus et au-dessous du sol, lesquelles ont un effet sur la pression et le débit requis d'un jour à l'autre et d'une saison à l'autre.

Un système de pompage doit être capable de délivrer la même pression et le même débit au niveau de la buse. Traditionnellement, l'eau est distribuée depuis la source d'eau à une pression constante ou faible au moyen de pompes fonctionnant à une vitesse unique, et où la solution la plus simple consiste à surdimensionner la pompe. Toutefois, cette méthode représente un gaspillage, tant d'énergie que d'eau, que d'investissement pour l'agriculteur.

Grundfos peut fournir des pompes à vitesse variable capables d'adapter la hauteur de charge et le débit pour compenser les variations des niveaux d'eau, réduisant ainsi la facture énergétique. Si une filtration est requise au niveau de l'apport d'eau, des commandes de pompe intelligentes garantissent qu'une pression réduite au niveau de la buse n'apparaît pas au fil du temps.

Spécialement pour l'irrigation agricole moderne

Grundfos peut fournir des solutions de pompage pour l'irrigation capables de réduire les coûts énergétiques, de protéger la ressource en eau et de préserver une productivité optimale. Notre expertise dans le domaine du pompage et notre technologie en la matière garantissent une couverture uniforme malgré les changements que connaissent les conditions. Grundfos offre la gamme de systèmes de pompage pour irrigation la plus étendue de l'industrie. Nos systèmes de pompage, dont la fiabilité est testée, sont efficaces et conçus pour fonctionner de manière transparente dans les opérations agricoles modernes.

Quelle que soit la taille de l'application, Grundfos peut fournir la pression et le débit nécessaires pour l'irrigation agricole moderne. Nos pompes à vitesse variable et nos régulateurs facilement intégrés réagissent automatiquement aux variations des conditions et des demandes afin de minimiser les coûts. Chaque composant du système est préconçu pour fonctionner de façon transparente avec le suivant.





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Systèmes de pompage modernes

Systèmes de pompage modernes pour une irrigation agricole moderne

L'irrigation agricole moderne est une interaction complexe entre la consommation d'énergie, l'utilisation de l'eau, les conditions du marché, et l'application de l'expérience et des connaissances pour parvenir à la conception la plus performante du système d'irrigation. La compréhension des meilleures pratiques, des problèmes actuels en matière d'énergie et d'eau, et des développements des technologies de pompage participent tous à la création de systèmes de pompage qui répondent au mieux aux besoins de l'agriculture moderne.

Les défis rencontrés dans l'agriculture nécessitent de nouvelles techniques pour améliorer la productivité. Le marché agricole évolue rapidement et les agriculteurs actuels ne peuvent pas se reposer sur la technologie et les pratiques du passé.
Pour garder une productivité élevée et rester compétitif sur le marché des produits agricoles, les agriculteurs doivent de plus en plus se concentrer sur la rentabilité, ce qui inclut l'optimisation de l'énergie et une meilleure utilisation des ressources en eau. Et ici, les systèmes de pompage jouent un rôle vital.

Qu'est-ce que l'irrigation ?
Pour faire simple, l'irrigation est une application artificielle d'eau sur les racines des plantes, dans le but d'aider à la croissances des cultures agricoles. Des engrais et produits chimiques peuvent être ajoutés au système d'irrigation. L'irrigation joue également un rôle dans la protection contre le gel.

La réussite d'une culture dépend de la disponibilité pour les agriculteurs d'un accès suffisant à de l'eau. Si l'on regarde ce qu'il se passait au milieu du siècle dernier, l'idée communément répandue était que l'eau était une ressource infinie. Aujourd'hui, nous savons que l'eau est une ressource qui a besoin d'être gérée. Ce n'est pas seulement une question du nombre croissant de bouches à nourrir, les gens consomment actuellement plus de calories et de viande et cela requiert davantage d'eau pour produire de la nourriture.

La consommation d'énergie est également un problème pour le cultivateur moderne. L'énergie nécessaire pour alimenter les pompes d'irrigation constitue à présent l'un des postes de dépenses les plus importants pour les cultivateurs. Pourtant nombre d'entre eux n'ont pas conscience du potentiel énorme d'économies réalisables par une utilisation plus efficace de l'énergie.

L'agriculture moderne requiert des solutions d'irrigation optimisant l'uniformité de l'irrigation, réduisant les coûts énergétiques, protégeant les ressources en eau et préservant une productivité maximale. Le marché agricole évolue, et ces évolutions nécessitent de se concentrer davantage sur l'application des connaissances, de l'expérience et de solutions d'irrigation complètes intégrant tous les composants.

Que prendre en compte lors de l'adduction d'eau jusqu'aux cultures ?
L'irrigation commence par la détermination de la source d'eau pour l'arrosage des cultures, à savoir soit des eaux souterraines, soit des eaux de surface comme un canal ou un bassin de stockage. L'étape suivante est le traitement de l'eau, si nécessaire, et éventuellement l'ajout d'engrais ou de produits chimiques. Enfin, l'eau est amenée jusqu'aux cultures au moyen de diverses techniques telles que l'irrigation par submersion, par arroseurs ou par goutte à goutte/micropulvérisation.

Des systèmes de pulvérisation mécanisés, comme l'irrigation par pivot, sont efficaces pour couvrir de vastes surfaces. De tels systèmes sont généralement connectés à une pompe capable de fournir la quantité d'eau et la pression nécessaires, et même plus, au cas où. Une soupape gère généralement l'excès de débit et de pression.

L'irrigation par goutte à goutte et par micropulvérisation est destinée aux applications basse pression, dans lesquelles il est nécessaire de réduire autant que possible le risque d'évaporation et de ruissellement. Il est vital de garder une pression constante pour assurer une application uniforme sur chaque zone du système, et, si gérée correctement, ce peut être le méthode d'irrigation le plus efficace d'un point de vue énergétique. Pour y parvenir, le système doit compenser les variations du débit afin d'assurer une pression constante, à mesure que les zones sont irriguées et cessent de l'être.

Un groupe de surpression Hydro MPC Grundfos équipé de CRE Grundfos (pompes à vitesse variable) est capable de s'adapter aux changements des conditions et d'assurer une pression constante.

Approches traditionnelles et solutions de pompage
Le puisage des eaux souterraines implique généralement des pompes à turbines verticales ou submersibles capables d'amener l'eau à la surface. Pour l'apport d'eau de surface, les pompes centrifuges, disponibles en de nombreuses configurations, les pompes biblocs et les pompes à aspiration axiale sont traditionnellement utilisées.

Ces pompes sont nécessaires pour faire face à l'évolution des conditions au-dessus et au-dessous du sol, lesquelles ont un effet sur la pression et le débit requis d'un jour à l'autre et d'une saison à l'autre. Un système de pompage doit être capable de délivrer la même pression et le même débit au niveau de la buse. La solution simple consiste à surdimensionner la pompe afin qu'elle soit capable de supporter le pire des cas. Toutefois, dans cette approche, la pompe ne fonctionne quasiment jamais à son point de consigne optimal. Elle produit trop de pression et consomme trop d'énergie, laquelle n'est pas utilisée de manière productive.

Généralement, l'eau est distribuée à partir de la source d'eau, eaux souterraines ou eaux de surface d'un canal ou d'un bassin de stockage, à une pression faible ou constante à l'aide de pompes à une seule vitesse. L'arrosage des cultures se fait par le biais de buses, où l'accent est mis sur la surface couverte, sans qu'il ne soit fait trop cas du ruissellement, de l'évaporation de la canopée et de l'entraînement par le vent. La surveillance de l'humidité du sol pour garantir une répartition uniforme de l'eau sur la zone irriguée est une discipline relativement nouvelle.

Cependant, la gestion de la pression est un problème ancien et, au fil des ans, l'utilisation de détendeurs de pression pour réduire la pression dans le système s'est répandue. Toutefois, ces détendeurs sont coûteux à installer et requièrent un service et un remplacement fréquents, et leur fonctionnement consomme beaucoup d'énergie.

Si nous considérons qu'un système d'irrigation agricole moderne est une voiture dont le moteur est la pompe, est-ce qu'il est logique de conduire la voiture à pleine vitesse et de réguler la vitesse à l'aide des freins ? Cette approche est très courante pour les pompes d'irrigation.

Si une pompe est conçue pour fonctionner en continu à son niveau maximal, par exemple lorsque la section angulaire s'active, de l'énergie est gaspillée. Il est possible de faire face à la variation des exigences pour une utilisation optimale de l'énergie dans le cas d'une irrigation par pivot en utilisant une pompe à vitesse variable. Cela permet de réaliser des économies d'énergie substantielles tout en conservant la pression.

Relever les défis de l'agriculture moderne
Le recours à des systèmes de pompage complets au lieu de pompes volumineuses isolées est la voie à suivre. Par exemple, l'utilisation coûteuse et chronophage des détendeurs de pression pour conserver une pression constante peut être supprimée en investissant dans des régulateurs de pompe, pour une gestion efficace de la pression. Cela permet de réduire les coûts à long terme, ainsi que l'entretien, et diminue la consommation d'énergie.

L'utilisation de vannes pour l'irrigation par pulvérisateur a le même effet. Une bien meilleure approche consiste à utiliser une pompe à vitesse variable et un capteur de pression sur le pivot, qui ajustent automatiquement les performances de la pompe en fonction des exigences pour le pivot. Cela permet une meilleure uniformité de l'irrigation et maintient les coûts énergétiques à un niveau bas. Un régulateur de pompe offre l'avantage supplémentaire de protéger la pompe contre la marche à sec ou les irrégularités de l'alimentation électrique, prolongeant ainsi la durée de vie de la pompe.

Les hausses et baisses du niveau des eaux souterraines et de surface modifient les spécifications du système de pompage, car ces variations modifient la hauteur de charge. Un pompe à vitesse unique dimensionnée pour effectuer un relevage depuis le niveau d'eau le plus bas brûlera des euros énergétiques lorsque le niveau sera haut. Une pompe à vitesse variable est, en revanche, capable d'ajuster sa hauteur de charge et son débit pour compenser les variations du niveau d'eau, au bénéfice de la productivité globale de la ferme.

La gamme d'applications de pompage dans l'irrigation agricole est vaste et variée. La clé de la réussite consiste à utiliser des commandes de pompe intelligentes conçues pour l'application en question.

Conception d'un système d'irrigation moderne
Nous devons réfléchir d'une nouvelle manière aux applications spécifiques de l'irrigation et, en particulier, nous devons penser à une conception des systèmes d'irrigation intégrée à l'application. Les pompes doivent être davantage intégrées au reste du système d'irrigation. Cela signifie que la pompe doit être conçue en fonction du reste du matériel d'irrigation ou que le matériel d'irrigation doit être conçu en fonction de la pompe.

L'approche actuelle consistant à installer simplement une pompe capable de toujours fournir plus d'eau que nécessaire conduit à un gaspillage d'argent et d'énergie. Revenons à notre métaphore de la pompe comme moteur de voiture : L'achat d'un moteur surdimensionné à installer dans votre voiture s'avère une opération coûteuse qui n'offre aucune garantie de confort ou d'économie de carburant !

Appliquez ceci à un système d'irrigation, dans lequel la pompe doit faire davantage que simplement amener l'eau aux tuyaux afin d'être efficace. Par exemple, l'ajout d'entraînements à vitesse variable améliore l'efficacité de l'extraction des eaux souterraines lorsque le pompage se fait directement dans un système d'irrigation. L'apport et la distribution d'eau de surface peuvent être améliorés en utilisant des groupes de surpression à plusieurs pompes et, à travers l'ensemble du système, les systèmes de surveillance et de contrôle renforcent la préservation de la fiabilité du débit d'eau en protégeant la pompe contre le fonctionnement à sec, les pannes de moteur ou les irrégularités dans l'alimentation électrique.

Tous ces éléments doivent être parfaitement intégrés dans la conception pour fournir les avantages qu'un système de pompage pour irrigation moderne peut offrir au cultivateur. La préservation d'une pression et d'un débit corrects dans les tuyaux et au niveau de la buse signifie plus d'eau par kWh et des économies d'énergie, qui sont l'un des éléments de coûts les plus élevés dans l'agriculture.

Précédemment, nous avons parlé de l'importance de la préservation d'une pression constante dans un système d'irrigation par pivot. Cela s'avère particulièrement pertinent si le pivot est doté d'un pistolet d'extrémité et peut-être même d'une section angulaire. Dès que les pistolets d'extrémité ou la section angulaire s'activent, la pression de la conduite principale du pivot chute, ce qui nuit à l'uniformité de l'irrigation.

La solution consiste à remplacer la pompe principale du pivot par une pompe à vitesse variable, qui réagira immédiatement à la chute de pression lorsqu'un pistolet d'extrémité ou la section angulaire s'activera. Dans une telle configuration, il est possible de conserver exactement la même pression sur tous les pulvérisateurs, et donc d'assurer une uniformité élevée.

Un système de pompage moderne n'englobe pas que les pompes. Les entraînements à vitesse variable, le contrôle intelligent et même la gestion à distance nécessitent tous l'intégration de tous les composants dans un système d'irrigation.

L'avenir : des solutions complètes, conçues sur mesure pour l'application
Le développement décrit ci-dessus montre le besoin d'une prise en compte prudente de l'intégralité du système d'irrigation et de l'intégration de chaque composant, conçu sur mesure pour l'application. Cela nécessite une expérience et des connaissances, ainsi que la possibilité de suivre l'eau de la source jusqu'aux cultures, de l'apport d'eau jusqu'à la distribution de l'eau dans l'application d'irrigation, en passant par le traitement de l'eau, tout cela soigneusement surveillé et régulé tout au long du système.

L'agriculture moderne requiert une compréhension plus large de l'intégration des composants, et le système doit permettre au cultivateur d'être capable de résoudre les problèmes liés à la consommation d'énergie et à l'alimentation en eau, en particulier en isolant les zones dans lesquelles des économies peuvent être réalisées, générant ainsi des profits par hectare supérieurs.

Cet exercice ne peut pas être réalisé de manière isolée ; toutes les conditions locales pertinentes doivent entrer dans l'équation, notamment les conditions du sol, le type de culture, la topographie et les schémas climatiques. Une commande de pompe comprenant la surveillance et la gestion intelligente est ensuite le chemin à suivre.

Il y a des économies d'énergie réalisables, et elles sont substantielles. L'avantage supplémentaire pour le cultivateur est, outre la baisse des coûts d'exploitation, un apport d'eau aux cultures plus précis, ce qui se traduit par de meilleures récoltes, une hausse de la rentabilité et une meilleure gestion de l'eau, assurant ainsi une agriculture durable dans l'avenir.

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