La puissance hydraulique brute est la puissance moyenne de l'eau au droit d'un ouvrage hydraulique, on l'appelle également la PMB ( Puissance Maximale Brute ).
Elle se calcule par la formule (P = puissance en watt)
P = rho*g*Q*H
Avec
rho = masse volumique de l'eau (env. 1000 kg/m^3)
g = accélération de la gravité = 9,81 m/s^2
Q = débit moyen (en m^3/s)
H = hauteur entre le niveau d'eau amont et le niveau d'eau aval, en m
Exemple : vous visitez un bien situé sur une rivière au débit moyen de 2 m^3/s et disposant d'un seuil formant une chute de 2 m.
Un calcul rapide vous donne :
P = 1000*9,81*2*2 = 39240 W = 39,2 kW
(En supprimant le terme rho de masse volumique, vous obtenez directement le résultat en kilowatt).
Attention : la puissance hydraulique brute vous donne un simple ordre de grandeur. Elle ne sera pas la puissance hydro-électrique nette que vous obtiendrez en sortie de votre générateur.
En effet :
- ni la turbine (ou roue, ou vis), ni le multiplicateur, ni le générateur n'ont de rendement à 100%, il y a donc des pertes de production inévitables ;
- tous les débits (Q) ne seront pas turbinables, les très petits et très gros débits au cours de l'année ne pourront pas être correctement exploités par la turbine ;
- le hauteur de chute (H) varie en fonction des débits, elle tend à diminuer avec les hauts débits, ce qui diminue d'autant la puissance.
Par ailleurs, le débit moyen (module) de la rivière est indicatif : vous pouvez très bien choisir de produire uniquement les 6 mois de hautes eaux, et dans ce cas la puissance que vous installerez sera proportionnelle au débit moyen de ces 6 mois.
Donc, vous devez utiliser la puissance hydraulique brute pour estimer rapidement le potentiel total d'un site, mais le potentiel réel demandera une étude approfondie, pour laquelle vous devrez notamment vous procurer :
- les relevés sur plusieurs années de débit quotidien de la rivière (à défaut, débit mensuel) ;
- les variations correspondantes de la hauteur de chute nette.
Sites utiles :
Pour chercher un débit de rivière, la Banque Hydro
http://www.hydro.eaufrance.fr/
Pour certaines stations hydrologiques en activité (pas toutes), un accès plus rapide par VigiCrue :
http://www.vigicrues.gouv.fr/