De la force de l’eau à l‘énergie électrique
La puissance disponible
Pour calculer la puissance électrique d’une installation hydraulique il faut
- le débit d’eau en m³/s
- la hauteur de chute en m (hauteur entre le point de la prise d’eau et le niveau le plus bas de l’eau rendue)
La règle de calcul simplifiée utilisée est la suivante :
P = 7 x Q x H
*P : puissance maximale brute en kilowatts (kW)
*Q : débit maximum en m³/s
*H : hauteur nette de chute
*7 est un coefficient tenant compte de l’accélération de l’apesanteur (9,81 N/m²) et des divers rendements des machines
Les technologies de turbines
Il existe plusieurs type de turbines qui vont pouvoir
*roue à aube : ancêtre des turbines, elle utilise le poids de l’eau pour tourner à faible vitesse mais avec un couple important. Pour produire de l‘électricité il faut multiplier la vitesse au détriment du rendement déjà faible.
*turbine Kaplan (type hélice) : Turbines de faibles chutes et de fort débit. L’hélice est immergé. C’est la technologie qui a le plus évoluée ces dernières années. Elle se sert de la force d’écoulement de l’eau pour tourner et fournit une puissance de quelques kW à plusieurs centaines.
*turbine Francis (roue à pale) : Elle est utilisée pour des débits de 100 à 6 000 l/s. Son prix est élevé mais son rendement est excellent si le débit varie de 60 à100 % du débit nominal. Elle fonctionne sans multiplicateur.
*turbine Banki-Mitchell : Elle est utilisée jusqu’à 200 m de chute, pour des débits allant de 20 à 7 000 l/s. Faible rendement mais elle offre une bonne souplesse d’utilisation car elle supporte de forts changements de débit. Un important multiplicateur est à prévoir avant de brancher la génératrice.
*turbine Pelton (50 à + de 1000m) : Elle s’utilise avec des débits de 20 à 1 000 l/s et fournit une puissance de plusieurs centaines de kW. Elle peut être liée directement avec la génératrice.
*turbine Turgo (entre 30 et 300 m de chute) : Son petit diamètre lui permet d’être directement couplée au générateur.
