Ô Chers lecteurs, cet avis tant attendu, j’en suis sûr, permettra à chacun d’entre vous de découvrir ou bien de développer ses connaissances du « monde » de la technique. Et pour se faire, je vous propose (mais en fait vous n’avez pas le choix) le sujet suivant : Les Turbines Hydrauliques ! Je ne sais pas pourquoi, mais je me dis que certaines personnes vont s’ennuyer en lisant cette avis ! (Et je peux comprendre) Certains se demanderont pourquoi écrire un tel avis, je le répondrais que l’objectif est de les informer et puis surtout d’entretenir la démarche du « comment çà marche ». Dans cette avis, je ne souhaite en aucun cas entrer trop « scientifiquement » dans le domaine mais juste vous assurez quelques notions techniques. Je tiens à spécifier qu’il vous faudra beaucoup d’imagination car on ne peut malheureusement pas inclure d’image (pour le moment ?) dans un avis.
Tout d’abord, une turbine Hydraulique, a quoi ca sert ? Et bien principalement à assurer la production d’énergie électrique lorsqu’elle est couplée à un alternateur. On les trouve tout naturellement au niveau d’usine hydroélectrique, plus communément appelée « Barrage électrique ». Les différents types de turbine Hydraulique répondent à des fonctions relativement précise qui peuvent servir de base à une classification sommaire :
. Les turbines PELTON adaptées aux chutes supérieures à 400 m et de puissance maximale de 350 MW ;
. Les turbines FRANCIS adaptées aux chutes moyennes comprises entre 40 et 800 m et de puissance maximale possible de 1 000 MW ;
. Les turbines KAPLAN fonctionnant sous basses chutes, inférieures à 60 m et de puissance maximale 250MW ;
. Les groupes Bulbes, de type entièrement immergé, adaptés aux basses chutes mais en moyenne plus basses que les turbines KAPLAN (environ 20 m maximum). Il existe encore d’autres types de turbines mais elles sont beaucoup moins rependues, c’est pourquoi je me suis « contenté » de celle ci-dessus.
- TURBINES PELTON – La turbine PELTON est une turbine à injection partielle et à veine libre (Sa roue tourne dans l’air). Concrètement, sa roue qui est formée d’augets, est mise en mouvement par un ou plusieurs jets d’eau provenant d’injecteur. L’objectif de cet organe est de produire un jet le plus homogène possible afin d’obtenir le meilleur rendement.
La détente de l’eau jusqu’à la pression atmosphérique est donc effectuée entièrement dans le distributeur de la machine, l’énergie étant disponible à l’entrée de la roue uniquement sous forme d’énergie cinétique , ce qui correspond à la définition d’une machine à action. ATTENTION, ce type de turbine ne comporte pas de diffuseur (Dispositif de dépression) à la sortie de la roue, l’eau s’écoule donc librement. Dans la gamme de chutes sous lesquelles elles fonctionnent, les turbines sont alimentées, en général, par des conduites forcées dont la longueur est importante et la pression intérieur élevée, ceci nécessitant des organes de sécurité importants afin de garantir l’installation. Il est notable de constater, que ce type de turbine est peu sensible à l’abrasion par les eaux chargées.
- TURBINE FRANCIS - La turbine FRANCIS est celle dont le domaine d’utilisation est le plus vaste. Elle peut fonctionner dans des conditions de hauteur de chute très étendues : de quelques dizaines de mètres jusqu’à 800 m. La puissance unitaire peut atteindre des valeurs considérables, et rien n’interdit d’imaginer des groupes de productions de plus de 1 000 MW !
Dans ce type de turbine, la roue est immergée et la pression à l’entrée est supérieure à celle de sortie : on parle alors de turbine à réaction. L'alimentation en eau d'une turbine FRANCIS se fait généralement par le biais d'une bâche spirale. Cette eau en circulation assure la création d’un mouvement circulaire, de part la forme de la bâche, qui est transmis à la roue constituées d’aubages. Suite à cela l’eau se dirige vers le canal de fuite de la machine par l’intermédiaire d’un diffuseur. Son rôle est la transformation de l’énergie cinétique en énergie de pression afin d’augmenter encore le débit turbiné.
De gros efforts sont faits afin d’améliorer les rendements et la tenue à la cavitation des roues pour des puissances de plus en plus élevées.
- TURBINE KAPLAN -
Les turbines KAPLAN sont des machines à réaction et à injection totale adaptées aux faibles chutes et aux débits élevés. Sa gamme de chute est comprise entre 12 et 60 m et ses performances sont élevées sur une large variation de hauteur et de charge, grâce à un double réglage conjuguant les positionnements des pales de la roue mais ainsi le vannage. Leur structure générale est la même que celle des turbines FRANCIS à axe vertical. Néanmoins, l’écoulement dans le rotor est purement axial !
La turbine KAPLAN présente des avantages remarquables par rapport aux autres types de machines qui pourraient lui être substitués pour certaines applications précises. Ainsi, dans la gamme inférieur de chutes, et lorsque l’aménagement participe à la tenue en fréquence du réseau (et oui car on produit de l’électricité, il ne fait pas l’oublier), la turbine KAPLAN offre une plus grande stabilité de fonctionnement que le BULBE, du fait de l’inertie importante de ses parties tournantes. Enfin, la turbine KAPLAN est mieux adaptée que la turbine FRANCIS aux variations de charge et de chute, mais attention, cela est au prix d’un coefficient d’emballement plus élevé.
- GROUPES BULBES –
Un groupe BULBE est constitué essentiellement d’une turbine axiale depuis la section d’entrée jusqu’à celle de sortie, entraînant directement un alternateur fonctionnant à l’intérieur d’un carter étanche en forme de bulbe (). L’ensemble, dont l’axe est horizontal et faiblement incliné, est immergé dans une galerie reliant les biefs amont et aval de l’aménagement au travers du barrage de retenue. Cette disposition est particulièrement bien adaptée aux très basses chutes (de 2 à 15 m) ainsi qu’aux grands marnages. Le BULBE a pratiquement supplanté dans ce domaine, la turbine KAPLAN.
L’écoulement dans un groupe BULBE est sensiblement amélioré par rapport à celui régnant dans une turbine KAPLAN du fait de la suppression de la bâche spiralée ainsi que du diffuseur. Il en résulte une réduction notoire des dimensions de la machine. Enfin, les groupes BULBES peuvent être rendus symétriques, ils ont alors une aptitude remarquable à fonctionner dans les deux sens d’écoulements et cela non seulement en turbine mais également en pompe. C’est d’ailleurs essentiellement en raison de cette aptitude que ces groupes ont été choisis pour équiper les usines marémotrices.
J’aurais bien aimé continuer mon développement en vous parlant des groupes Turbines-Pompes de type isogyre ou ternaire, mais j’ai peur que cela vous excède quelque peu.
J’espère en tout les cas que vous avez apprécié cette lecture que je qualifierai de… heu différente, non ? Apparemment vous n’avez pas vraiment estimé ce pur moment de plaisir (personnel, très certainement).
Certains d’entres vous me dirons qu’il ne s’agit pas vraiment d’un « avis » et qu’il n’a pas sa place ici ! Et à ceux là, je répondrai qu’effectivement ils ont raison ! :-) Pour celles et ceux, qui souhaitent construire un barrage ou plus simplement avoir plus d’informations, je me tiens à leur disposition.
Je suis désolé, je suis très certainement le seul à rire en vous imaginant lire cet avis. :-) Et vous ? (Question ouverte afin d’assurer une « commentarisation » importante, çà c’est malin ! :-) )
09.02.2003 21:44
j'ai passé mon enfance à coté d'une turbine hydraulique et me suis toujours demandé comment cela fonctionnait...MErci!!! ;o)
29.11.2002 14:37
t es génial toi! j'ai enfin trouvé quelqu'un pour tenter de relever le niveau scientifique de ciao! je veux bien lire la suite....
20.11.2002 23:30
Tu ne parles pas des prix, le comparatif entre carrefour et auchan par exemple... Nan, c'est avis n'est pas complet... Mais très intéressant, je ne suis pas marré pour répondre à ta question, on ne se demande jamais assez comment fonctionne des trucs, d'ailleurs, c'est super poussé l'étude des auges, mais j'en ferai certainement un avis :)))