Réhabilitation de phare en purificateur d’eau solaire.

Phare de Senetosa

Contexte et problématique :

Nous travaillons sur un phare en corse construit en 1890 et racheté par un particulier qui l’a réhabilité en refuge pour randonneurs. Il est ouvert d’avril à octobre et sa capacité est de 24 personnes. L’accès y est très difficile, il n’y a pas de voie carrossable, et il est isolé des réseaux d’éléctricité et d’eau potable.

Le nouveau propriétaire a fait un appel a projet pour la résolution des questions techniques concernant l’approvisionnement en eau potable. Il a communiqué son souhait d’utiliser des méthodes qui conservent l’autarcie du phare et qui s’inscrivent dans une démarche de développement durable,comme la récupération d’eau de pluie et son traitement.

Le phare dispose déjà d’anciennes cuves à mazout et d’une citerne de récupération d’eau de pluie, mais celle-ci n’est pas potable.

Pour répondre à cette demande, nous avons souhaiter reconvertir l’optique du phare en four solaire afin de pasteuriser l’eau de pluie. Cette solution, additionnée à un filtre à l’entrée de la citerne, permettrai de rendre l’eau de la citerne potable tout en conservant les souhaits du propriétaire.

Elements à supprimer de l’eau

è Bactéries

è Elements venant de la surface de captation d’eau de pluie

 Données météorologiques

Ajaccio est à environ 60km du phare de Senetosa

Fonctionnement du système mis en place

           1/ Capter l’eau de pluie

è A l’aide des toitures du bâtiment (332m²) et des cuves présentes (4 cuves de 70m³ dont une est utilisée pour stocker l’eau potable)

è Calcul de rendement

Q =  P x S x T  où :

P = la pluviométrie annuelle [l/m²].

S = la surface de collecte [m²]

T = le taux de récupération [%] de la surface de collecte déterminé par la nature du revêtement : plus la surface est lisse et inclinée, plus le taux sera élevé, plus petite sera la quantité d’eau évaporée.

Q = 615 x 332 x T = 204 180 L x T

            T = 75 à 95%

Q = 204 180 x (0.75 à 0.95)

Q = de 153 135 à 193 971 L

2/ La filtrer

è Au niveau des gouttières pour supprimer les résidus (poussière, feuilles mortes…)

3/ L’acheminer jusqu’à l’optique du phare

 Schéma 1 : 1 & 2  Pompes 14W 

Estimation puissance pompe

Puissance (W) = 14 x 1 x 0,0001 x 9818

Puissance (W) = 14W

4/ La pasteuriser

è En créant un four solaire avec les lentilles de Fresnel

è Pour que l’eau soit pasteurisée, il faut la chauffer à 70°C pendant 4 minutes

è Calculs de rendement

Puissance du rayonnement solaire : 1350 W/m² = 1350J/s/m²

Capacité calorifique (Cc): Quantité de chaleur qu’un kilo de matière doit accumuler pour augmenter de 1°C

Cc_eau : 4180 J/kg/°C

Q _{latente de vaporisation} : Environ 2400kJ/kg = 2400000J/kg

Chaleur totale (Qt): La chaleur totale est la quantité de chaleur qu’il faut fournir à 1 kg d'eau à la température initiale pour le transformer en 1 kg d’eau à la température finale.

Qt = capacité calorifique * ΔT

Température moyenne de l’eau de mer utilisée : 15°C

Température recherchée : 70°C

ΔT = 55°C

Alors Qt = 4180*55 = 229 900 J = 229.9 KJ

 Pour transformer 1kg d’eau a 15°C en 1kg de d’eau a 70°C il faut 229.9 KJ

Calculs :

Soit une lentille de Fresnel de 76 cm de côté 0.76*0.76 = 0.5776m²

En multipliant la surface par le rayonnement solaire on a

0.5776 * 1350 = 752.76W par lentille.

En utilisant 2 heliostats il est possible d’utiliser 2 lentilles à la fois :

Puissance disponible = 752.76 * 2

Puissance disponible = 1505.52 W

Sur une période touristique d’avril à octobre la moyenne d’ensoleillement est de 1900 h

Soit 9.04 h_soleil/j

E=P * t

Soit E = 1505.52 * 9.04 * 3600

E = 48 995 642 J = 48 995.6 KJ

Quantité eau traitée par jour = E_dispo / Qt = 48 995.6 / 229.9

Quantité eau traitée par jour = 213.12 L/jour

5/ L’acheminer vers la cuve

è Qui peut contenir jusqu’à 70m³ d’eau

Ce système nous permet de purifier 213 L d’eau par jour. En prenant une base de 24 personnes, cela correspond à environ 9 L/personne/jour 

Fabrication

Quels processus ou techniques de fabrication doit on utiliser pour fabriquer votre low-tech ?

Ce système nécessite le retrait de l’ampoule du phare et la redirection de son installation électrique vers deux petites pompes à moteur, le placement d’un réservoir et de tubes en cuivre soudés ensemble au point focal de l’optique et la mise en place de la connexion entre les différentes parties du système. Cette dernière nécessite de creuser des tranchées.

Quels matériaux ? Quel coût ?

100m Tube polyéthylène ⌀ 2.5cm                                   100€

2 Pompes 14W                                                          240€

1m² Plaque de cuivre 1mm                                         20€

Raccords divers                                                         100€

Marge d’erreur                                                          20%

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Total                                                                          552€

Temps de fabrication ?

Environ 1 mois. / 2 personnes

Entretien ?

Vérifications régulières du bon fonctionnement.

Comment utilise-t-on votre système ?

Il est autonome et tourne en continu et alimente le réseau d'eau "alimentaire" de la maison.