GENERALITES SUR LES TURBINES
Microcentrale hydroélectrique
Définition
Une petite centrale hydraulique (MCH) est une installation de production d’énergie basée sur l’utilisation de la force hydraulique et dont la puissance est inférieure à 300kW. L’énergie hydraulique peut provenir d’un fleuve ou d’une rivière ; d’une source ; d’un réseau d’approvisionnement en eau potable ; d’un réseau d’évacuation d’eaux usées ou de drainages ; de procédés industriels dans lesquels la pression d’un liquide est détruite dans un organe de réglage, vanne ou autre.
La production d’énergie par une centrale hydraulique, qu’elle soit grande ou petite, est fonction du débit de l’eau et de la hauteur de chute (différence de pression) à disposition. Les débits des MCH peuvent représenter quelques litres ou plusieurs mètres cubes à la seconde. A partir de deux mètres, une chute avec un débit suffisant est considérée comme exploitable. Par ailleurs, des hauteurs de 500 mètres (pression 50 bars) ou plus peuvent produire une quantité intéressante d’énergie, même si le débit est faible (5 l/sec).
Application
L’importance des MCH apparaît donc surtout au niveau régional :
– Pour de nombreuses communes, fabriques ou moulins, elles constituent une source d’énergie d’appoint avantageuse ;
– Elles peuvent être intégrées dans des projets à usages multiples et en améliorer la couverture des frais par la production d’énergie. Par exemple : dans le cadre du renouvellement d’une adduction d’eau potable, lors de la construction d’ouvrages de prévention des inondations ou destinés à faciliter la migration des poissons ;
– Leur construction, rénovation et entretien représentent un potentiel de travail pour les entreprises locales ;
– Elles augmentent la sécurité d’approvisionnement de certaines entreprises comme les moulins à farine qui peuvent ainsi fonctionner même en cas de panne de réseau ;
– Elles constituent une alternative avantageuse à des longues lignes électriques pour alimenter des habitations, fermes, hôtels ou cabanes isolées en région de montagne ;
– Elles tirent parti du potentiel de force hydraulique sans nuire à l’environnement ;
– De par leur petite taille et leur simplicité, elles ont une fonction didactique puisqu’elles permettent à nombres de visiteurs de prendre conscience des problèmes pratiques de la production d’énergie.
Classification
La classification s’effectue en fonction de la manière dont l’eau est captée et conduite à la turbine, de l’emplacement de cette dernière et de la hauteur de chute ou dénivellation exploitée.
On distingue deux classes principales de petites centrales :
Installations à basse pression
Le long d’un cours d’eau ou sur un canal de dérivation. L’ouvrage le plus important est le barrage, ou prise d’eau, le plus souvent construit en béton. Sa fonction est de détourner le débit nécessaire directement vers la turbine ou dans un canal de dérivation tout en laissant passer les crues. La centrale est soit intégrée directement dans le barrage, soit placée à l’extrémité d’un canal. Il n’y a en règle générale pas de conduite forcée, ou celle-ci reste très courte. Les chutes de situent entre 2 et 20 mètres et la pression dans la turbine est faible (0.2 à 2 bars).
Installations à moyenne pression et haute pression
Sur des cours d’eau, des sources de montagne, des réseaux d’eau potable et dans des circuits hydrauliques industriels. Aux composants mentionnés pour la première catégorie s’ajoute une conduite forcée entre la prise d’eau, ou extrémité du canal de déviation, et la centrale. La conduite est l’ouvrage le plus important de ce type de petite centrale.
Description d’une MCH
Pour les petits développements hydroélectriques, le coût d’investissement est l’un des facteurs clés. Par conséquent, il existe une forte demande pour le développement de systèmes hydroélectriques à faible coût qui produisent davantage d’énergie propre. Étant donné que ces systèmes seront construits dans les régions reculées, d’un accès souvent difficile, de tels systèmes doivent répondre aux exigences suivantes :
– Un système à faible coût,
– Vitesse de fonctionnement variable qui permet l’utilisation de turbines hydrauliques peu coûteuses à distributeur fixe,
– Une génératrice sans bagues ni ballais avec une structure de contrôle robuste ayant un minimum d’entretien,
– Un système qui respecte la qualité de l’énergie et de manière générale les règles de raccordement imposées aux exploitants.
La microcentrale hydraulique de l’étude est globalement schématisée par le diagramme présenté dans la figure. Elle est constituée d’une turbine à pales et à aubes directrices fixes. La turbine est alimentée par une conduite forcée liée directement à un petit barrage de retenue (chambre de mise en charge) qui est alimenté à son tour par un canal d’amené en aval. Cette configuration peut être trouvée à proximité des ruisseaux et des cours d’eau permanents sans étiage important favorables aux microcentrales hydrauliques à basse chute.
INTRODUCTION GENERALE |
