Brevet FR3138263A1 — publié le 20240202

L’invention concerne un dispositif autonome d’approvisionnement en eau (10) comprenant une pompe immergée (12), un réservoir de stockage d'eau (14), un circuit d’alimentation (34) qui amène l’eau du réservoir de stockage (14) à une pluralité de réservoirs d'eau (40, 41) destinés à satisfaire les besoins en eau des animaux, au moins un panneau de cellules solaires (16) conçu pour alimenter électriquement la pompe, la pompe immergée (12) étant destinée à pomper l’eau d’un point d’eau (32) et à la refouler dans le réservoir de stockage (14) par une conduite (22). Selon la caractéristique principale de l’invention, le réservoir de stockage d’eau (14) est pressurisé par l’entrée d’un certain volume d’eau et d’air par la pompe à chaque fois que la pompe se met en route pour refouler de l’eau dans le réservoir de stockage (14). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Dispositif autonome de pompage et de distribution d’eau La présente invention concerne le domaine technique des installations ou systèmes de pompage comportant des réservoirs pour alimenter en eau du bétail ou des animaux sauvages et concerne en particulier un dispositif autonome de pompage et de distribution d’eau. État de la technique Dans les zones arides ou les zones éloignées des habitations, il est difficile d’alimenter en eau des abreuvoirs prévus pour le bétail ou pour les animaux sauvages. D’une part, en raison de l’impact croissant du dérèglement climatique, certaines zones autrefois pourvues de points d’eau naturels sont devenues arides et des sources se sont asséchées. De ce fait, le besoin d’alimenter en eau potable ces zones pour pouvoir protéger la faune sauvage et maintenir la biodiversité est de plus en plus important. D’autre part, dans les zones de pâturages des troupeaux de bovins, le risque de pollution des cours d’eau par les déjections animales des bovins lorsqu’ils s’abreuvent est réel. Créer de nouveaux points de distribution d’eau pour diminuer cette pollution dans les cours d’eau est également un enjeu environnemental mais représente un coût important. Pour éviter d’avoir à installer des canalisations d’alimentation en eau sur des dizaines de kilomètres, il est connu de prévoir d’alimenter les abreuvoirs grâce à une pompe immergée ou de surface dans/sur un point d’eau tel qu’un puits, un forage, une rivière ou un étang. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le document FR 2 683 703 dans lequel la pompe est alimentée grâce à des panneaux solaires. De même, le document US 4,744,334 décrit un dispositif autonome alimenté en énergie solaire principalement utilisé pour abreuver le bétail. Le dispositif comprend une réserve en eau et une pompe qui permet de pomper l’eau du réservoir vers un abreuvoir attenant. Le document FR 2 614 368 décrit également un dispositif comprenant un réservoir sur lequel est agencé un panneau solaire et une pompe de forage dont la sortie de refoulement est reliée au réservoir de façon à ce que le réservoir se remplisse au fur et à mesure des prélèvements en eau. Le remplissage du réservoir est stoppé automatiquement grâce à un interrupteur à flotteur qui coupe l’alimentation électrique de la pompe lorsque le réservoir est plein. L’inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait qu’ils ne peuvent pas alimenter plusieurs abreuvoirs éloignés les uns des autres à des distances et à des altitudes différentes et supérieures à l’altitude du réservoir de stockage. C’est pourquoi, le but de l’invention est de pallier ces inconvénients en fournissant un dispositif autonome de pompage et de distribution d’eau capable d’alimenter plusieurs réservoirs d'eau distants de plusieurs kilomètres et à des altitudes différentes sans nécessiter une pompe qui tourne en permanence. L’objet de l’invention est donc un dispositif autonome d’approvisionnement en eau comprenant une pompe immergée, un réservoir de stockage d'eau, un circuit d’alimentation qui amène l’eau du réservoir de stockage à une pluralité de réservoirs d'eau destinés à satisfaire les besoins en eau des animaux, au moins un panneau de cellules solaires conçu pour alimenter électriquement la pompe, la pompe immergée étant destinée à pomper l’eau d’un point d’eau et à la refouler dans le réservoir de stockage par une conduite. Selon la caractéristique principale de l’invention, le réservoir de stockage d’eau est pressurisé par l’entrée d’un certain volume d’eau et d’air par la pompe à chaque fois que la pompe se met en route pour refouler de l’eau dans le réservoir de stockage. Brève description des figures Les buts, objets et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : représente une vue schématique du dispositif selon l’invention. Description détaillée de l’invention Au départ, il doit être clairement compris que les mêmes numéros de référence sont destinés à identifier les mêmes éléments structurels, parties ou surfaces de manière cohérente sur les différentes figures. CARACTÉRISTIQUES DU DISPOSITIF Le dispositif selon l’invention est un dispositif autonome d’approvisionnement en eau 10 comprenant une pompe immergée 12 destinée à pomper l’eau d’un point d’eau 32 tel qu’un cours d’eau, un puit ou un forage et à la refouler dans un réservoir de stockage 14 par une conduite 22. La pompe 12 est alimentée en électricité grâce à des moyens de production d’électricité autonomes tels qu’au moins un panneau à cellules solaires 16 ou panneau photovoltaïque. La conduite 22 comprend un clapet 24 et un clapet d’entrée d’air 26. Le réservoir est de préférence cylindrique de diamètre compris entre 400 mm et 500 mm et de 3 m de hauteur environ. Le panneau à cellules solaires 16 est disposé en haut d’un mat situé sur la partie supérieure du réservoir de stockage d’eau 14 et dont la base est matérialisée par le réservoir de stockage d’eau 14. Cela permet de mettre le ou les panneau(x) à cellules solaires 16 hors d’atteinte des animaux ou des personnes mal intentionnées et de protéger en partie le réservoir du soleil. D’autre part, la forme allongée et haute du réservoir est conçue pour se fondre dans la nature. Le réservoir de stockage 14 sert de mât au panneau à cellules solaires 16 et peut être peint d’une couleur adaptée à l’environnement dans lequel le dispositif est implanté. L’épaisseur de paroi du réservoir est comprise entre 6 mm et 10 mm et de préférence est égale à 8 mm pour éviter qu'elle ne soit percée si elle est atteinte par un projectile d’un tir de chasseur. Le réservoir de stockage comprend une sortie 17 située au point le plus bas et fermée par une vanne manuelle permettant de vider le réservoir de façon volontaire. Le réservoir de stockage 14 comprend également un capteur de température et un clapet de sécurité qui s’ouvre automatiquement dès que la température de l’eau descend en dessous de 4 °C pour permettre la vidange du réservoir et protéger le dispositif du gel. Un circuit d’alimentation 34 amène l’eau du réservoir 14 à une pluralité de réservoirs d’eau 40 et 41 permettant aux animaux de satisfaire leur besoin en eau, tels que des auges ou des abreuvoirs. Chaque réservoir d'eau 40 ou 41 est muni d’une arrivée d’eau 44 en liaison avec le circuit d’alimentation 34, d’un capteur de niveau 42 tel qu’un flotteur hydraulique et d’une vanne d’arrivée d’eau 43 placée sur la conduite d’arrivée d’eau 44. L’arrivée de la conduite 22 dans le réservoir de stockage 14 est située en bas du réservoir au même niveau que l’entrée dans le circuit d’alimentation 34. De cette façon, la partie basse du réservoir de stockage 14 peut être enterrée ainsi que l'arrivée et le départ des conduites d’entrée et sortie afin de les protéger. L’arrivée de la conduite 22 dans le réservoir de stockage 14 et l’entrée dans le circuit d’alimentation 34 ne sont pas situées au point le plus bas du réservoir de stockage 14 pour permettre aux sédiments contenus dans l’eau pompée de tomber au fond du réservoir de stockage et d’être évacués facilement par la vanne de sortie 17. Parmi la pluralité de réservoirs d’eau de distribution, au moins un réservoir d’eau 41 est situé à une altitude inférieure à l’altitude de l’entrée d’eau dans le circuit d’alimentation 34. Le réservoir 14 est de préférence un réservoir de volume utile d’environ 400 l comprenant à l’intérieur un capteur de pression 15 de type pressostat. Le capteur de pression 15 est relié au coffret de la pompe 13 relié à la pompe 12 grâce à un câble 18 de façon à ce que la mise en route et l’arrêt de la pompe se fassent en fonction de la pression mesurée dans le réservoir. La pompe se met en route quand la pression mesurée dans le réservoir atteint ou est inférieure à une valeur limite inférieure déterminée et s’arrête quand la pression mesurée atteint une valeur limite supérieure déterminée, supérieure à la pression atmosphérique, de préférence d’au moins 1 bar, la valeur de la limite inférieure de pression étant supérieure ou égale à la pression atmosphérique. De préférence, les valeurs limites inférieure et supérieure déterminées sont respectivement de 2 bar et 4 bar. À l’arrêt de la pompe, le niveau de liquide haut dans le réservoir de stockage 14 est atteint et il contient environ trois quarts d’eau et un quart d’air. FONCTIONNEMENT DU DISPOSITIF Au départ, le réservoir de stockage 14 ne contient pas d’eau et est rempli d’air. Dès que la quantité de lumière solaire captée par le panneau de cellules solaires 16 est suffisante pour alimenter la pompe 12, celle-ci se met en route car la pression mesurée dans le réservoir de stockage est inférieure à la limite inférieure de pression. Quand la pompe s’arrête, le clapet 24 se ferme automatiquement et le clapet d’entrée d’air 26 s’ouvre automatiquement. L’air entre dans la conduite 22 par le clapet 26 alors que l’eau dans la conduite 22 redescend jusqu’au niveau statique 33 de l’eau du point d’eau 32. Quand la pompe se met en route, le clapet d’entrée d’air 26 se ferme et le clapet 24 s’ouvre par la pression de l’eau refoulée par la pompe qui repousse le volume d’air contenu dans la conduite 22 dans le réservoir 14. Donc à chaque démarrage de pompe, de l’air puis de l’eau remplit le réservoir. Le volume d’air poussé à chaque démarrage de pompe correspond au volume de la partie de conduite 22 située entre le clapet 24 et le niveau d’eau du point d’eau 32. La conduite 22 et l’emplacement des clapets sont dimensionnés pour qu’un volume d’air minimum compris entre 1 l et 2 l, correspondant à la partie de conduite 22 située entre le clapet 24 et la surface du point d’eau 32, soit stocké dans la conduite 22 quand la pompe ne fonctionne pas. Ce volume entre dans le réservoir à chaque démarrage de la pompe. La pompe fonctionne tant qu’elle est alimentée électriquement et que la pression dans le réservoir n’a pas atteint sa valeur limite supérieure. Ainsi, pendant la journée, le réservoir de stockage 14 contient toujours un volume d’eau minimum correspondant à une pression dans le réservoir de stockage égale à la limite inférieure de pression, soit un volume égal à la moitié du volume utile total du réservoir lorsque la limite inférieure de pression est réglée à 2 bar. Ce volume d’eau minimum permet de limiter le nombre de fois où la pompe 12 se met en route et ainsi d’augmenter sa durée de vie. À chaque séquence de fonctionnement de la pompe 12, elle refoule un volume d’air et un volume d’eau dans le réservoir de stockage 14 qui remonte la pression à sa valeur limite supérieure. Le volume d’eau refoulé dans le réservoir de stockage à chaque séquence de fonctionnement de la pompe est compris entre 50 l et 100 l. La pression dans les conduites 34 et 44 d’alimentation en eau des réservoirs d'eau potable 40 est équivalente à la pression dans le réservoir de stockage 14. Lorsque le niveau d’eau dans un des réservoirs d'eau 40 ou 41 descend en dessous d’un niveau bas de remplissage déterminé, le capteur de niveau 42 du réservoir d'eau 40 ou 41 déclenche l’ouverture de la vanne d’arrivée d’eau 43 associée au réservoir d'eau 40 ou 41 et celui-ci se remplit jusqu’à ce que son niveau de remplissage atteigne un niveau haut de remplissage déterminé. Le niveau bas de remplissage des réservoirs d’eau 40 et 41 est réglé pour que le niveau de remplissage des réservoirs d’eau 40 et 41 soit maintenu le plus possible rempli au maximum. Par exemple, pour un réservoir d’eau potable d’un volume maximum de 800 l, le niveau bas de remplissage est réglé pour être à 750 l. Pendant la journée et lorsque la pompe 12 est alimentée, le remplissage des réservoirs d’eau 40 et 41 se fait dès que le niveau d’eau d’au moins un des réservoirs d’eau 40 ou 41 atteint son niveau de remplissage bas, par le circuit d’alimentation 34. Quand la nuit arrive, la pompe 12 n’est plus alimentée par les cellules solaires 16 et ne se met pas en route lorsque la pression dans le réservoir 14 atteint sa valeur limite inférieure. Le remplissage des réservoirs d'eau 40 et 41 se fait tant qu’il y a de l’eau dans le réservoir de stockage 14 et si la pression est suffisante. En effet, si la demande de remplissage provient d’un réservoir d’eau situé à une altitude supérieure ou égale à 10 m par rapport au réservoir de stockage 12, le remplissage de ce réservoir ne se fera pas. Le dispositif d’approvisionnement en eau 10 comprend au moins un réservoir d’eau 41 situé à une altitude inférieure à l’altitude de l’entrée d’eau dans le circuit d’alimentation 34 située dans le réservoir de stockage 14 afin de profiter de la totalité de l’eau stockée dans le réservoir de stockage 14 pendant la nuit. De plus, cela garantit le renouvellement total de l’eau du réservoir de stockage et son remplissage par de l’air. En effet, lors du remplissage du réservoir d’eau 41, de l’air entre dans le réservoir de stockage 14 par l’arrivée d’eau 44 du réservoir d’eau 41 et par la conduite d’alimentation 34, ce qui permet de purger le réservoir de stockage et de le remplir d’air, automatiquement et sans intervention humaine. Au lever du jour et dès que la quantité de lumière solaire captée par le panneau de cellules solaires 16 est suffisante pour alimenter la pompe 12, celle-ci se met en route. Le dispositif selon l’invention permet un approvisionnement en eau à la demande, ponctuel et quantitatif, qui présente des caractéristiques d'automatisation, d'économie d'énergie, de stabilité et de durabilité. D’autre part, le dispositif selon l’invention résout efficacement le problème de l'eau potable pour les animaux d’élevage et les animaux sauvages des zones arides, avec très peu d’impacts sur l'environnement. En cas de réservoirs d’eau destinés à éviter que le bétail vienne s’abreuver dans un cours d’eau, la pompe 12 du dispositif selon l’invention est installée dans un forage situé dans la nappe alluviale. Des réservoirs 40 sont situés en amont du réservoir de stockage tandis que des réservoirs 41 sont situés en aval. Par exemple, cinq réservoirs d’eau 40 sont répartis sur une conduite d’alimentation de 1 km de long en amont et cinq réservoirs d’eau 41 sont répartis sur une conduite d’alimentation de 1 km de long en aval. Tous les réservoirs sont distants d’environ 200 m et sont disposés non loin des berges du cours d’eau afin d’inciter les bêtes à venir boire dedans. Le dispositif selon l’invention protège ainsi de façon efficace les cours d’eau de la pollution due aux déjections des troupeaux. Ce dispositif permet d’alimenter en eau plusieurs troupeaux d’élevage différents sans risques de contaminations bactériennes de troupeaux à troupeaux, car la distribution est individualisée. L’eau ne transite pas d’auge en auge par un système de vases communiquant qui étaient souvent utilisés par le passé. Dispositif autonome d’approvisionnement en eau (10) comprenant une pompe immergée (12), un réservoir de stockage d'eau (14), un circuit d’alimentation (34) qui amène l’eau du réservoir de stockage (14) à une pluralité de réservoirs d'eau (40, 41) destinés à satisfaire les besoins en eau des animaux, au moins un panneau de cellules solaires (16) conçu pour alimenter électriquement ladite pompe, ladite pompe immergée (12) étant destinée à pomper l’eau d’un point d’eau (32) et à la refouler dans le réservoir de stockage (14) par une conduite (22), Caractérisé en ce que le réservoir de stockage d’eau (14) est pressurisé par l’entrée d’un certain volume d’eau et d’air par ladite pompe à chaque fois que ladite pompe se met en route pour refouler de l’eau dans le réservoir de stockage (14). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la conduite (22) comprend un clapet (24) et un clapet d’entrée d’air (26) placés sur la conduite (22) pour qu’un volume d’air compris entre 1 l et 2 l, correspondant à la partie de conduite (22) située entre le clapet (24) et la surface du point d’eau (32), soit stocké dans la conduite (22) à chaque fois que ladite pompe ne fonctionne pas. Dispositif (10) selon la revendication 2, dans lequel le clapet d’entrée d’air (26) s’ouvre et le clapet (24) se ferme à chaque fois que la pompe s’arrête, l’eau dans la conduite (22) redescend alors jusqu’au niveau de la surface du point d’eau (32) tandis que de l’air entre dans la conduite (22) par le clapet d’entrée d’air (26). Dispositif (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel, quand la pompe (12) se met en route, le clapet d’entrée d’air (26) se ferme et le clapet (24) s’ouvre par la pression de l’eau refoulée par ladite pompe qui repousse le volume d’air contenu dans la conduite (22) dans le réservoir (14). Dispositif (10) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le réservoir de stockage (14) comprend un capteur de pression (15) relié à la pompe (12) de façon à ce que la mise en route et l’arrêt de la pompe se fassent en fonction de la pression mesurée dans le réservoir, ladite pompe se mettant en route quand la pression mesurée dans le réservoir atteint, ou est inférieure à, une valeur limite inférieure déterminée et s’arrête quand la pression mesurée atteint une valeur limite supérieure déterminée Dispositif (10) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le panneau solaire (16) est disposé en haut d’un mât situé sur la partie supérieure du réservoir de stockage d’eau (14) et dont la base est matérialisée par le réservoir de stockage d’eau (14). Dispositif (10) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel chaque réservoir d'eau (40, 41) est muni d’une arrivée d’eau (44) en liaison avec le circuit d’alimentation (34), d’un capteur de niveau (42) tel qu’un flotteur hydraulique et d’une vanne d’arrivée d’eau (43) placée sur la conduite d’arrivée d’eau (44). Dispositif (10) selon la revendication 7, dans lequel, lorsque le niveau d’eau dans un des réservoirs d'eau (40, 41) descend en dessous d’un niveau bas de remplissage déterminé, le capteur de niveau (42) dudit réservoir d’eau déclenche l’ouverture de la vanne d’arrivée d’eau (43) associée audit réservoir d'eau et celui-ci se remplit jusqu’à ce que son niveau de remplissage atteigne un niveau haut de remplissage déterminé. Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel au moins un réservoir d’eau (41) est situé à une altitude inférieure à l’altitude de l’entrée d’eau dans le circuit d’alimentation (34) située dans le réservoir de stockage d’eau (14). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le réservoir de stockage (14) comprend un capteur de température et un clapet de sécurité qui s’ouvre automatiquement dès que la température de l’eau descend en dessous de 4 °C pour permettre la vidange du réservoir et protéger le dispositif du gel.