Généralités sur les turbines et calculs

[Ticapix]

L'arrière plan est au moins aussi joli que le premier

Cdt

TG

[moulino51]

Et bien voila ce qu'il faut a Kw12


Gé

[KW12]

Bonjour à tous,

Concernant les radiateurs à accumulation que tu cites Gé, il faut se méfier de ce genre de récupération.
Les radiateurs anciens sont bourré d'amiante et je comprend que les gens veuillent s'en débarrasser à tous prix.
Il est obligatoire de les faire prendre par une entreprise spécialisé dans le désamiantage, alors là c'est l'armada opérateurs habillés en combinaison étanche nez de cochon, habitacle provisoire pour isoler l'appareil de son environnement etc.
Ces opérations de désamiantage sont hors de prix 15000 Euros voire plus!
Alors je préfère laisser ces radiateurs là ou ils sont.
dB, je suis bien d'accord avec vous concernant l'utilisation du potentiel d'énergie tout cela dépend comment on le répartie.

Exemple de solution pour turbiner (environ) 54 l/s sous 6.7 m de chute : une petite turbine crossflow, entraînant en direct à 600 tr/min une génératrice asynchrone VEM triphasée "accrochée" au secteur, production électrique environ 2 kW. Ni courroie trapézoïdale, ni courroie plate , pas de bruit ni d'usure ni d'entretien, sauf 2 graisseurs.

Rassurez moi cette turbine est faite pour 6,7m seulement? ou peut elle marcher sous 12 m ce qui est mon cas.
qu'elle seront alors vitesse et puissance?
Votre solution est une solution de rêve dans le cas d'utilisation d'une pompe à chaleur sur le réseau.
La production journalière de la turbine compenserait l'énergie prise par la Pac.
Autre avantage les coups de démarrage de la Pac seraient encaissés par le secteur.
Hélas mille fois Hélas à ce jour c'est toujours interdit de se verrouiller sur le réseau sauf contrat de vente, solution inenvisageable pour les toutes petites productions.
C'est pour cela que je fait tout pour obtenir une réforme de cela de façon à être clair et ne pas travailler dans l'ambiguïté.
Etat, EDF auraient pourtant tout à y gagner.
C'est pourtant très simple autoriser pour les toutes petites productions autonome un échange pur et simple avec le réseau avec double compteur.
Nous aurions alors un véritable regain d'activité dans la petite Hydro et le potentiel susceptible d'être équipé serait énorme.

Si nos syndicats ne peuvent pas obtenir cela il y a de quoi désespérer de l'espèce humaine.
Qu'on ne me parle plus alors d'économie d'énergie!!
Quand on voit que pour le solaire on tolère des réinjections d'un courant de mauvaise qualité, plein d'harmoniques, rayonnant des ondes ultrasoniques néfastes ( demandez aux paysans qui ont équipé des stabulations, demandez leur comment se comporte les animaux sous ces toitures)
Les écolos avides de solaire pourraient bientôt changer d'avis?
et de voir que parallèlement à cela on fait tout pour casser la petite Hydro qui produit un courant exempt d'harmoniques et de haute qualité les bras m'en tombent
au fait toujours pas de REPONSE de la ministre sur la question posé par la député! attention je vais mordre à nouveau!

Cordialement.
KW12.

[moulino51]

Bonjour KW12,

Hélas mille fois Hélas à ce jour c'est toujours interdit de se verrouiller sur le réseau sauf contrat de vente, solution inenvisageable pour les toutes petites productions.

Tu as une source officielle pour affirmer cela ?

De souvenir (cette semaine), j'ai lu sur le forum qu'une installation était reconnue conforme par EDF et ce sans vente au réseau. Alors

Bien sur on recherche la sécurité et on ne met pas de condensateurs sur le moteur asynchrone.

Mais bien entendu je suis tout a fait favorable a la solution légale en Belgique pour le compteur qui tourne a l'envers.

En attendant que ça arrive chez nous, et bien mon conseil sera : gardons notre esprit inventif, créatif et râleur sinon un de ces quatre il nous faudra un bon de sortie pour aller régler une vanne.

[Pour continuer dans le HS] : "Radiateur a accumulation" : j'en ai démonté un ou deux, et jamais trouvé d'amiante la dedans.
De souvenir le seul isolant trouvé derrière l'enveloppe métallique ressemblait a de l'écran anti-feu (Castolin) utilisé par les plombiers pour faire de la soudure (genre laine de verre mais de couleur blanche)
Il y avait aussi des billes d'argile expansée qui m'avaient été utile dans la construction d'une porte sur une chaudière de gros volume.
Et pour l'amiante, rassure toi, j'ai moi-même (sur les conseils du couvreur) déposé en déchetterie spéciale :
-Deux palettes de "tôles fibre-amiantées"
-Représentant 200 m2 de la toiture de l'ancien atelier ou nous avons maintenant notre résidence.
-Le cout économisé a été d'au moins 3000 € [HS FIN]

Je compte sur ta compréhension mais je me devais de réagir Merci
Je retourne a ma grippe

Bonne journée a tous


Gé

[Gilles21]

Bonjour
@Gé

Je retourne a ma grippe

Bienvenue au club

[moulino51]

Bienvenue au club

Heureusement toi et moi, nous avons nos petits moteurs asynchrone pour nous garder bien au chaud en mode survie

Gé

[dB-)]

Bonjour,

en réponse à KW12 :

1) cette turbine CF2-20/15 (CF pour crossflow, 2 pour nouvelle gamme, et 20/15 pour la roue inox de diamètre primitif 200 et de largeur 150) est conçue au départ pour délivrer environ 42 kW à l'arbre sous 35 m de chute nette, d'où la taille des paliers, le diamètre d'arbre, la tôle de 10 à 15, le châssis et le poids ...

Pour 12 m de chute nette, on la fabriquerait de sorte qu'elle prenne environ 70 l/s et donne environ 6 kW à l'arbre à 750 tr/min, pour là aussi entraîner en direct une génératrice asynchrone ou un PMG.

Noter que la similitude permet de dégrossir les calculs, mais il faut aussi prendre en compte l'inclinaison des aubes de la roue, qui peut être légèrement modifiée pour optimiser le fonctionnement à telle ou telle vitesse de rotation, et les pertes en frottement aux presse-étoupes, quasi constantes (donc non linéaires), et qui diminuent le rendement en petite puissance. D'une façon générale, en petites installations, je privilégie l'entraînement direct (montage plus compact, moins de bruit, moins de danger, pas d'entretien, pas d'usure), quitte à perdre quelques % de rendement en décalant le point de fonctionnement de la turbine, plus quelques % de rendement en génératrice asynchrone basse vitesse (une génératrice asynchrone 500 ou 600 tr/min a un moins bon rendement qu'une génératrice 1500 tr/min).

Remarque : la gamme va jusqu'à plus de 1 MW à l'arbre, avec des diamètres de roue de 200 à 500 combinés à des largeurs de 100 à 500, en une seule section, ou deux sections 1/3 et 2/3.

2) Sinon, pour alimenter une PAC, une turbine "accrochée" au réseau n'aura évidemment aucun problème, elle "s'appuie" sur le réseau.

Si l'installation est autonome, il faut distinguer plusieurs cas :

- la turbine entraîne une génératrice asynchrone excitée par des condensateurs : pour alimenter le compresseur d'une PAC, il y a deux solutions, soit calculer les condensateurs d'excitation de la génératrice pour qu'ils fournissent en plus du réactif au compresseur de la PAC (et gérer alors au moins deux étages de condensateurs, pour ne pas sur-exciter la génératrice en cas de délestage sur ballast résistif), soit compenser directement à ses bornes le moteur de la PAC pour s'approcher d'un cos Phi de 1 (et dans ce cas il n'y a pas de variation de fourniture de réactif, que la PAC soit enclenchée ou pas). Les remarques ci-dessous sur le "rapport de forces" sont aussi valables, donc les problèmes se superposent ! Cela reste faisable, mais c'est une véritable usine à gaz que je déconseille !

- la turbine entraîne un alternateur brushless auto-régulé en tension : là il faut voir le "rapport de forces" entre l'alternateur et le compresseur de la PAC, le type de régulation de l'alternateur (ancienne régulation électro-magnétique, régulation électronique analogique en tension pure, ou variante compound, ou encore régulation numérique et ses différents réglages), ainsi que la sensibilité de la régulation de la PAC aux baisses de tension et fréquence : si on a pas assez de marge de puissance, au moment où on enclenche la PAC, la turbine ralentit (*) et il y a au moins une chute de fréquence, éventuellement une chute de tension si on sort de la plage de régulation de l'alternateur : si la PAC n'aime pas, elle va se déclencher, donc la turbine ré-accélère, puis la PAC se ré-enclenche, et ça part en yoyo (ou autre). Une solution est d'utiliser une PAC à "inverter" (démarreur statique), qui démarre en douceur et quasiment sans sur-intensité. J'ai par exemple un client qui fait tourner une PAC réversible type split à inverter, à partir d'une petite turbine PowerPal Turgo à génératrice asynchrone, montage C-2C et régulation par ballast, prenant environ 10 l/s sous 32 m et délivrant environ 1700 W en monophasé 230 V 50 Hz (photos ci-dessous).

Petite Turgo 10 ls 32 m.jpg

Petite Turgo 10 ls 32 m b.jpg

Excitation C-2C et régulation.jpg

(*) On peut aussi charger en permanence la turbine par un ballast géré par un gradateur : au moment où la PAC démarre, le gradateur déleste "instantanément" le ballast, et la turbine ne ralentit pas. Solution que je réalise aussi, encore faut-il utiliser la chaleur produite par le ballast, sinon c'est du pur gaspillage d'énergie.

- la turbine entraîne un PMG : la tension du PMG n'est pas modulable, elle dépend directement de sa vitesse de rotation. On est presque dans la même configuration qu'un alternateur brushless qui sort de sa plage de régulation de tension (je dis presque parce que les comportements dynamiques des deux alternateurs sont différents). Il faut tout prendre en compte avant de se lancer, sous peine de déboires.

3)

c'est toujours interdit de se verrouiller sur le réseau sauf contrat de vente

Non non non ! Il est vrai que des petites installations sont parfois "accrochées" au secteur sans déclaration (elles ne font souvent que diminuer la consommation de courant du logement, sans vraiment injecter sur le secteur), mais il est tout à fait possible de se raccorder officiellement au secteur, en signant un document avec ERDF, et sans aucun contrat de vente, ni compteur d'injection et soutirage supplémentaire, il faut juste que l'installation comporte une protection de découplage, et à ma connaissance, ERDF ne demande pas de document prouvant l'autorisation d'exploiter l'énergie hydraulique. Je n'ai pas trop le temps de rechercher le document officiel, mais je le placerai en ligne à l'occasion. Simplement dans ce cas, comme il n'y a pas de contrat de vente, vous ne pouvez que diminuer ou annuler votre consommation de courant, une éventuelle injection sur le réseau n'est pas rémunérée.

Si vous le souhaitez, vous pouvez vendre votre production, que ce soit l'excès ou la totalité (deux contrats différents), et à ce moment là il faudra installer un ou deux compteurs (injection, soutirage), mais l'acheteur (EDF ou autre) vous demandera votre autorisation d'exploiter l'énergie hydraulique.

4)

on tolère des réinjections d'un courant de mauvaise qualité, plein d'harmoniques

A ma connaissance, les choses ont évolué, et les onduleurs pour injection réseau (les autres aussi d'ailleurs) sont maintenant soumis à des normes de compatibilité CEM plutôt sévères, comme la directive EN 61800-3. Pour pouvoir être vendus largement dans le monde, les produits industriels standards (*) répondent à toutes les normes et sont extrêmement fiables.

(*) C'est ceux que je préfère utiliser, ils sont souvent vendus à plusieurs dizaines de milliers d'exemplaires, économiques, et disponibles partout, contrairement aux cartes ou aux produits spécifiques à tel ou tel constructeur ou turbine.

Il est exact qu'avec un variateur ou un onduleur certains câblages peuvent véhiculer des harmoniques à fréquence élevée, il importe alors d'utiliser des câbles blindés et reliés à la terre (il est possible que certains installateurs fassent l'impasse sur ce surcoût).

Je prépare actuellement l'installation d'une turbine hélice ouverte à axe horizontal prenant 1200 l/s sous 4.80 m de chute nette, avec distributeur réglable, que je ferai fonctionner en vitesse variable avec un PMG de 45 kW @ 600 tr/min, suivi d'un variateur industriel 4 quadrants pour injection réseau : le variateur (japonais) est très compact, environ 70 cm de haut par 50 de large, il comporte en interne ses propres bobines de lissage, les filtres anti-parasites, dU/dt et sinus, il n'est guère plus coûteux qu'une armoire classique, et infiniment plus souple et communiquant : tout est paramétrable, un vrai jouet ! Surcharge possible de 150% pendant une minute, 200% pendant 0.5 s, ...tout est protégé et surveillé. Je placerai des photos dès que j'aurai terminé et essayé. Je ne dis pas que c'est la panacée, je fais ça pour moi, pour m'amuser, globalement ça me revient beaucoup moins cher qu'une Kaplan double réglage, et je dois pouvoir descendre à environ 25% de débit avec toujours un assez bon rendement.

Turbine hélice 1200 ls 4.80 m 45 kW 600 rpm.JPG

Turbine hélice en vitesse variable.png

C'est ce qu'obtient un de mes clients avec une turbine hélice ouverte vendue il y a 4 ans, distributeur réglable, courroies, génératrice asynchrone et variateur Leroy Somer.

dB-)

[KW12]

Bonjour à tous,

Ok Gé, pour l'amiante perso je parle de radiateurs de + plus de 30 ans d'âge?
Pour l'histoire du réseau peut être notre ami CF21 va pouvoir en savoir plus sur ce qui est autorisé et ce qui ne l'est pas.
à l'époque ou j'ai fait mon installation c'était formellement interdit d'où production autonome qui se termine en usine à gaz.
Et installation électrique double à la maison afin de séparer totalement les deux réseaux.
Soigne ta grippe en espérant qu'elle sera pas trop mauvaise, perso moi c'est une sciatique que je traine depuis des mois.
Le bonjour à Gilles21.

dB:
Merci pour tout ces renseignements concernant la crossflow je pense qu'il faudra que je parte avec cette solution tout en gardant l'ancienne turbine (tout au moins provisoirement)
Je ferai un Y sur ma conduite mais je serai obligé de mettre une autre vanne motorisé de 300 mm ( je crois bien que vous m'aviez dit que l'entrée était en 300 mm)
il faut également voir la place dans le local.
Je vous contacterai par MP sur ce sujet.
Ok pour la petite turgo qui alimente une PAC, c'est vraiment un exemple qui mériterait d'être connu par nos élus et qui justifie ma théorie ou je dis qu'il y a plus de 200 000 sites à équiper.
Un bel exemple pour prouver l'utilité de l'énergie Hydro électrique.
Dans nos zones rurales et avec les lacs colinéaires en hiver on pourrait assurer le chauffage de milliers de fermes de façon 100 % écologique.
Mais je rêve non?

Bonne journée à tous et merci encore pour vos points de vues.
KW12.

[mik29bzh]

@ CF21 : merci pour tes explications. Je pense qu'on parle de la même chose mais on l'explique différemment... Mais j'ai bien compris. Je te rejoins sur le fait que turbiner de gros volumes est inutile. Comme tu le dis, investissement coûteux et retour sur investissement long car les gros volumes représentent peu de jours dans l'année.

@ From : je comprends également ton raisonnement quant à la provenance de l'eau. En montagne une rivière à probablement un débit plus régulier qu'en plaine ( le niveau de cette dernière pouvant monter bien vite après de grosses précipitations ).

@ MHEC : pas de soucis Paul, je comprends parfaitement les priorités.

Je reviens sur mon étude. J'ai passé qqs heures à entrer les données dans mon tableur. Vive le copier coller qui simplifie la tâche
J'obtiens une médiane de 6mc/s. Ce que j'interprète : plus de 50% du temps sur 10ans, j'ai un débit supérieur à 6mc.s. Je peux en théorie turbiner 50% de l'année à 6mc.s. En moyenne sur 10ans.
Par contre j'avais lu que les turbines pouvaient travailler sur une plage de débit. D'une manière globale quel peut être le ratio débit maxi/débit mini.
Par exemple 50% pour une turbine de 6mc.s pourrait vouloir dire qu'elle peut fonctionner entre 3 et 9mc.s. Ceci dit je suppose que ça doit être variable d'un modèle à l'autre, voire d'une puissance à l'autre.
Vous me parliez également du fait qu'en crue on ne peut pas turbiner... Je suppose que c'est lié au fait qu'il n'y ait plus de chute d'eau, ni de mouvement d'eau...?
Merci à tous et bonne journée!

[CF21]

Par contre j'avais lu que les turbines pouvaient travailler sur une plage de débit. D'une manière globale quel peut être le ratio débit maxi/débit mini.
Par exemple 50% pour une turbine de 6mc.s pourrait vouloir dire qu'elle peut fonctionner entre 3 et 9mc.s. Ceci dit je suppose que ça doit être variable d'un modèle à l'autre, voire d'une puissance à l'autre.

Voir ce schéma, cela dépend beaucoup des turbines ! Disons que leur rendement est variable. Quand vous avez choisi le débit d'équipement (Qe), la turbine va être capable de tourner avec un rendement correct jusqu'à un certain %age de Qe, et cela jusqu'au point bas où elle ne tourne plus (le débit d'armement).

CourbeRendementESHA2005.png

courb_rendement.jpg

Vous me parliez également du fait qu'en crue on ne peut pas turbiner... Je suppose que c'est lié au fait qu'il n'y ait plus de chute d'eau, ni de mouvement d'eau...?

Oui pour la chute. Il y a toujours un mouvement d'eau, mais le terme d'énergie cinétique est faible (faites le calcul classique 1/2 * m * v^2, cela ne va pas très loin pour le genre de quantité qu'absorbent des petits sites). Par exemple 6 m3 cela fait 3000 J = 3 kW avec l'hypothèse 1 m/s pour le flux. Raison pour laquelle vous devez analyser le site d'intérêt en hautes eaux, pour mesurer l'évolution de la chute nette.