Généralités sur les turbines et calculs

[KW12]

Bonjour à tous
Bonjour from,

Les chiffres ne viennent pas de l'administration!!
Je peux vous dire que les chiffres sont encore modeste, je parle bien entendu de sites inférieurs à 10 KW chacun.
Que se soit pour de la vente ou de l'autoconso il ne faut pas hésiter à équiper ces sites car c'est de l'électricité prise en moins sur le réseau.
On parle de voiture électrique ou trouvera t-on l'énergie pour les alimenter?
Bien sur, si on parle de rentabilité c'est vrai que de telles puissances sont très longue à rentabiliser.
Mais qu'on laisse tranquille ceux qui ont encore un peu de courage pour ce lancer dans de telles construction ils favorisent de façon considérable l'emploi et donnent du travail à de nombreuses entreprises par les matériaux achetés.

Bonne journée.
Cordialement.
KW12.

KW12.

[From]

Bonjour à tous
Bonjour from,
Mais qu'on laisse tranquille ceux qui ont encore un peu de courage pour ce lancer dans de telles construction ils favorisent de façon considérable l'emploi et donnent du travail à de nombreuses entreprises par les matériaux achetés.

Bonne journée.
Cordialement.
KW12.

KW12.

Là je suis bien d'accord avec vous !

[Gilles21]

Bonjour
@ From

Je vois souvent citer ces chiffres mais franchement sur le terrain je pose la question : où sont ils donc !?

Si l'on parle de petits sites non équipés ou bien équipés de turbines anciennes mais non producteurs, il y en a beaucoup plus que l'on ne pense. Je prend par exemple Semur en Auxois sur l'Armançon, sur environ 6 km de linéaire en aval du barrage de Pont, il existe 12 moulins ou seuils d'une hauteur moyenne de 2m pour un module d'environ 2.5 m3/s. Presque tous sont équipés de turbines Francis et aucun ne produit.
Mieux, le barrage de Pont ( VNF ) alimentant le canal de Bourgogne 20m de hauteur de chute d'avril à octobre et 17m le restant du temps pourrait être équipé à peu de frais pour une puissance d'environ 400 à 500 kw en hiver. Nous avions abordé la question avec les responsables lors d'une visite et on nous a regardé comme si nous avions proféré un gros, un très gros mot....
J'aimerais pouvoir calculer le productible annuel et savoir à combien de tonnes de pétrole ça correspondrait.
Plus en aval après la confluence avec la Brenne, on trouve pas mal d'anciens moulins et usines avec des seuils dépassant rarement 2m, soit, mais avec un module de 10 à 15 m3/s.
Cordialement

[CF21]

Bonjour à tous,

Il y à en France plus de 100 000 sites qui peuvent être équipés parmi lesquels 60 000 moulins qui peuvent être restaurés.
KW12.

Je me demande d’où viennent ces chiffres ?

100.000, je ne sais pas. Mais les 60.000 moulins c'est assez simple : le ROE de l'ONEMA comptabilise au dernier décompte en date 61.901 obstacles. Certes, ce ne sont pas que des moulins mais quand vous discutez avec les responsables de l'Office, ils disent que ce n'est pas complet (et en effet, quand vous regardez la carte, elle est très vide dans certaines régions, par exemple le Massif Central).

Que les moulins français soient entre 60.000 et 80.000, cela correspond à peu près aux chiffres historiques que l'on trouve, depuis l'inventaire des moulins sous Napoléon jusqu'aux études statistiques sur les moteurs hydrauliques faites entre 1899 et 1936, en passant par les deux grandes enquêtes de 1840-45 et 1860-65.

Quant aux sites potentiels à créer et/ou à équiper – retenues collinaires, barrages à construire, réseaux d'assainissement, etc. –, il faudrait les estimer. Si l'on prend en compte les petites puissances de moins de 100 kW (ce qui n'est pas le cas des analyses France Hydro / UFE), il est certain qu'il y en a un très grand nombre. Le rapport Dambrine 2006 (pdf) avait estimé le potentiel de production à 28 TWh/an (toutes puissances confondues), et le potentiel de puissance à 24 000 MW.

[CF21]

Si l'on parle de petits sites non équipés ou bien équipés de turbines anciennes mais non producteurs, il y en a beaucoup plus que l'on ne pense. Je prend par exemple Semur en Auxois sur l'Armançon, sur environ 6 km de linéaire en aval du barrage de Pont, il existe 12 moulins ou seuils d'une hauteur moyenne de 2m pour un module d'environ 2.5 m3/s. Presque tous sont équipés de turbines Francis et aucun ne produit.

Tout à fait Gilles, et comme l'avait montré notre étude, on peut généraliser à tout le département. Il y a un minimum de 500 sites en Côte d'Or, en face de cela 12 CODOA et à peu près le même nombre en autoconsommation. Donc un équipement de l'ordre de 5% ou, dans l'autre sens, 95% des moulins sans usage énergétique!

Le peu d'ardeur des propriétaires à exploiter leur bien fait aussi partie de nos problèmes dans le débat actuel : si tout le monde avait l'énergie de KW12 (ou la tienne!), l'administration et certains élus ne pourraient pas prétendre que les moulins sont des vestiges du passé ayant perdu leur utilité première.

[Gilles21]

001.jpg

Bonjour
Avec ces problèmes de NS qu'on a toujours un peu de mal à appréhender, j'ai fait un petit tableau à partir de calcul roues du regretté Albert Mendret pour y voir un peu plus clair.
Dans une restauration de moulin à faible potentiel, nous sommes souvent amenés à installer du matériel d'occasion qui n'est pas toujours très bien adapté à la configuration du site et j'ai voulu savoir quel conséquence cela pouvait avoir sur le fonctionnement final.
J'ai pris pour exemple des turbines Francis possédant un NS de 100 à 500 pour un site avec une hauteur de chute de 2 m et un volume turbiné de 1 m3/s.
La puissance ne varie pas mais par contre on peut constater plusieurs choses.
- plus le NS augmente, plus la turbine est petite et plus la vitesse turbine augmente ce qui est un avantage mais plus l'énergie cinétique restante à la sortie de la turbine est importante et plus l'aspirateur doit être soigné pour récupérer cette énergie résiduelle.

Cordialement

[PERRET]

Bonjour Gilles,

Dans votre tableau, en remarque, les turbines Francis ont pratiquement toujours un ns inférieur à 300. De 300 à 600, c'est le domaine de la turbine hélice et de 600 à 1000, celui de la Kaplan double réglage.
Pour les Kaplan qui nous intéressent en petite hydro-électricité, le ns au rendement maximum est souvent de l'ordre de 650 à 700.

Avec une Kaplan surdimensionnée, il est néanmoins possible d'obtenir un rendement acceptable en limitant l'ouverture du distributeur et en diminuant légèrement la vitesse de rotation. Le réglage du débit se fait par l'inclinaison des pales. Facile avec une transmission par courroie, avec multiplicateur mécanique c'est pratiquement impossible.

Diagramme topographique d'une turbine Kaplan.jpg

Il faut examiner attentivement le diagramme ci-dessus. Pas évident au premier abord. Dommage qu'il ne soit pas en couleurs.
Lorsque l'on l'a compris, votre turbine n'aura plus de secrets pour vous.

Les valeurs N11 ; Q11; P11 sont les caractéristiques d'un turbine d'un mètre de diamètre fonctionnant sous un mètre de chute.
A partir de là, par les formules de similitudes, il est facile de retrouver les caractéristiques d'une turbine donnée utilisée sous une chute donnée.

[CF21]

Bonjour

Merci beaucoup à Gilles d'avoir ouvert ce sujet. J'en profite pour faire un aveu : je n'ai toujours pas compris comment on se servait efficacement du logiciel de calcul. Quand on a l'écran ci-dessous, on est censé remplir dans quel sens?

CaptureHydroroue.jpg

Si quelqu'un pouvait faire un pas à pas en précisant :
- les informations que l'on est censé connaître avant (sinon le logiciel est inutile)
- l'ordre / l'endroit dans lequel on remplit ces informations déjà connues
- l'intérêt de ce que l'on obtient (= les résultats du calcul et les informations nouvelles qu'il apporte)

ce serait chouette.

[Gilles21]

Bonjour
@Charles
Tu remplis les données que tu es sensé connaitre sur le site à équiper à savoir: hauteur de chute et débit.
Ensuite tu remplis la case " Vitesse en T/min 1-500 " ou celle " >500 " à la vitesse réelle souhaitée et possible de la turbine en fonction de la génératrice que tu penses mettre en place.
Ensuite tu cliques sur "calcul 1 base vitesse vraie" et tu as la réponse à condition que la vitesse que tu as choisi soit possible.
Tu peux aussi partir de la vitesse spécifique si tu possèdes déjà une turbine dont tu connais le NS et cliquer sur " Calcul 2 base vitesse spécifique ".
@ Claude . Je suis allé jusqu'à un NS de 500 pour la francis parce que calculroue allait jusque là, bien que je sache qu'actuellement c'est du domaine de la turbine hélice.
Mais sur des vieilles documentations on voit des turbines francis avec un diamètre d'entrée très petit et une forme si aplatie qu'on peut supposer que leur NS devait dépasser 400.
Cordialement

[PERRET]

Bonjour Gilles,

Tu écrit :

<< Mais sur des vieilles documentations on voit des turbines francis avec un diamètre d'entrée très petit et une forme si aplatie qu'on peut supposer que leur NS devait dépasser 400.>>

Non, ce n'est pas possible ou c'est une très, très mauvaise conception. Il suffit de se référer au document suivant qui date des années 20. Il y a plus d'un siècle que l'on sait concevoir des turbines performantes.

Proportion des turbines.JPG

S'il y a un diamètre d'entrée faible et un diamètre de sortie élevé, c'est une roue de pompe.
Sauf dans le cas des pompes hélice où les diamètres d'entrée et sortie sont identiques.

Proportion des roues des pompes.jpg

Pompes : nsQ = N x Q^0,5 / h^0,75 - N en t/mn ; Q en m3/s ; h en m

Turbines : ns = N x P^0,5 / h^1,25 - N en t/mn ; P en CV ; h en m

et l'on s'en sort facilement avec un mètre et une calculette . . .

Le 25 janvier 2011, j'ai mis un post intitulé : Comprendre le fonctionnement d'une turbine Francis qui vous permettra de mieux comprendre le fonctionnement de votre turbine.
A imprimer . . .