Bonjour
Vous avez sans doute raison même si les variations de débit seront sans doute très atténuées par votre plan d'eau. Quoiqu'il en soit, il vaut mieux suivre votre intuition car dans l'hypothèse ou vous opteriez un peu à contrecœur pour une autre solution et que celle ci ne vous donne pas satisfaction, vous regretteriez de ne pas avoir suivi votre idée première. Et puis, quelle source d'expérience !
Auto-consommation
-
Gilles21
- Membre
- Messages : 734
- Inscription : 08 sept. 2010, 15:04
- Localisation : Côte d'Or
Re: Pico production en sortie plan d'eau
Gilles 21
-
dB-)
- Site Admin
- Messages : 4356
- Inscription : 24 janv. 2010, 17:09
- Localisation : Vosges
- Contact :
Re: Pico production en sortie plan d'eau
Bonjour,
comme Gilles21, je comprends tout à fait que vous vouliez mettre en pratique vos idées !
Par expérience :
- une Banki a certes un bon ratio de rendement à charge partielle, mais son rendement nominal n'est pas fantastique
- en petite taille, tout se complique, les rendements s'écroulent, il faut chasser la moindre perte hydrodynamique ou mécanique
- la conception et la réalisation de l'aileron de réglage de débit seront délicats
- la transmission sera gourmande de Watts
- et le rendement d'un moteur triphasé utilisé comme une génératrice monophasé (avec condensateurs C-2C) est mauvais
Cette solution vous permettra de turbiner au mieux de 50 à disons 20 l/s, et l'éventuel gain (je demande à voir) que vous aurez avec une Banki entre 10 et 20 l/s est peu intéressant : on parle d'une production d'une cinquantaine de Watts, que vous pouvez réaliser plus facilement avec un petit panneau PV.
En variante, pour des petits projets DIY (Do It Yourself ou auto-construit) de quelques centaines de Watts, l'utilisation d'un alternateur automobile triphasé auto-régulé en tension et entraîné par une petite courroie synchrone au pas de 5 par exemple (qui ne perd que quelques dizaines de Watts) est intéressante aussi, elle permet de maintenir en charge une batterie, en sortie de laquelle on place un petit onduleur 220 V. Cette solution permet de s'affranchir d'une régulation de surcharge, quand la batterie est chargée, l'alternateur coupe automatiquement la charge et part en survitesse, mais il est conçu pour.
Le prix de revient de la solution hélice DIY dont je parle, pour turbiner 50 l/s sous 2 m de chute, doit être de l'ordre de 1 600 €, je mettrai en ligne dès que possible (ça fait 5 ans que je le dis...) un dossier "Open Source", en attendant il y a quantité d'informations sur le forum, voir par exemple le Projet ouvert de turbine hélice simple, mais il y en a d'autres !
En tous cas, donnez-nous des informations sur l'évolution de votre projet !
Bon W.E.
dB-)
comme Gilles21, je comprends tout à fait que vous vouliez mettre en pratique vos idées !
Par expérience :
- une Banki a certes un bon ratio de rendement à charge partielle, mais son rendement nominal n'est pas fantastique
- en petite taille, tout se complique, les rendements s'écroulent, il faut chasser la moindre perte hydrodynamique ou mécanique
- la conception et la réalisation de l'aileron de réglage de débit seront délicats
- la transmission sera gourmande de Watts
- et le rendement d'un moteur triphasé utilisé comme une génératrice monophasé (avec condensateurs C-2C) est mauvais
C'est bien pour cela que je ne vous ai pas proposé cette solution, mais une turbine hélice simple avecPour moi, une turbine hélice (donc à pas fixe...) ne pourra travailler à débit variable qu'en changeant de vitesse de rotation... Donc si on la branche sur une machine asynchrone couplée au réseau, on va forcer sa vitesse de rotation à être constante et donc ne pas exploiter la variation du débit.
Avec une telle solution, aucune perte de transmission, le PMG triphasé a un rendement imbattable aussi bien au nominal qu'en charge partielle, et un simple paramétrage de l'onduleur permet de faire varier la tension DC nominale, et donc indirectement la vitesse de fonctionnement, pour ajuster (dans une faible mesure) le débit consommé.un petit PMG 1 kW 1500 tr/min triphasé, un redresseur, et un mini onduleur réseau !
Cette solution vous permettra de turbiner au mieux de 50 à disons 20 l/s, et l'éventuel gain (je demande à voir) que vous aurez avec une Banki entre 10 et 20 l/s est peu intéressant : on parle d'une production d'une cinquantaine de Watts, que vous pouvez réaliser plus facilement avec un petit panneau PV.
En variante, pour des petits projets DIY (Do It Yourself ou auto-construit) de quelques centaines de Watts, l'utilisation d'un alternateur automobile triphasé auto-régulé en tension et entraîné par une petite courroie synchrone au pas de 5 par exemple (qui ne perd que quelques dizaines de Watts) est intéressante aussi, elle permet de maintenir en charge une batterie, en sortie de laquelle on place un petit onduleur 220 V. Cette solution permet de s'affranchir d'une régulation de surcharge, quand la batterie est chargée, l'alternateur coupe automatiquement la charge et part en survitesse, mais il est conçu pour.
Le prix de revient de la solution hélice DIY dont je parle, pour turbiner 50 l/s sous 2 m de chute, doit être de l'ordre de 1 600 €, je mettrai en ligne dès que possible (ça fait 5 ans que je le dis...) un dossier "Open Source", en attendant il y a quantité d'informations sur le forum, voir par exemple le Projet ouvert de turbine hélice simple, mais il y en a d'autres !
En tous cas, donnez-nous des informations sur l'évolution de votre projet !
Bon W.E.
dB-)
didier Beaume, DBH Sarl 33 les Chênes 88340 Le Val d'Ajol, RCS Epinal Siren 510 554 835 capital 50 000 € APE 3511Z TVA FR82510554835
Etudes, vente et pose de turbines, rénovation, régulation, maintenance, vannes, grilles, dégrilleurs
Microcentrale avec une Kaplan DR 1600 l/s @ 4.80 m en entraînement direct @ 500 tr/min
Site Web DBH Sarl.eu
Etudes, vente et pose de turbines, rénovation, régulation, maintenance, vannes, grilles, dégrilleurs
Microcentrale avec une Kaplan DR 1600 l/s @ 4.80 m en entraînement direct @ 500 tr/min
Site Web DBH Sarl.eu
-
Remi87
- Membre
- Messages : 12
- Inscription : 14 mars 2017, 19:55
Re: Pico production en sortie plan d'eau
Merci pour tous ces conseils ! 
J’ai parcouru les 21 pages du sujet de projet d’hélice rapide et c’est vraiment passionnant. Au final, les derniers messages datent un peu, et du coup je reste un peu sur ma faim, tant sur l’objet initial du poste que sur les projets de Kaplan et autre réalisé par platbrood. J’espère que les tests ont donnés satisfaction et que votre projet de test de micro turbine à hélice rapide a donné de bons résultats.
Concernant mon chantier, j’avais bien noté que pour un débit variable sur la turbine hélice la production ne pouvait pas être assurée par une génératrice asynchrone, mais par le trio PMG+redresseur+onduleur.
Pour la banki, je prends bien note de toutes vos remarques :
- Le rendement « médiocre » de la banki est bien connu, et je n’en attends pas des miracles. Malgré tout, et même à cette petite échelle, je pense qu’en s’appliquant dans la réalisation il est tout à fait possible d’avoir quelque chose d’assez performant, même si ça ne sera jamais une Francis évidemment, mais pas forcément bien pire qu’une petite hélice adaptée, surtout sous débit variable mais hauteur constante.
- Pour la forme des aubes, même si la meilleure géométrie ne semble pas être la portion de cercle, j’avoue n’avoir trouvé nulle part d’autres calculs qui montreraient une forme plus appropriée. Si vous avez des informations, notamment sur la « double courbure » dont parlait un membre sur je ne sais plus quel sujet, je suis vraiment preneur !
- Comme je l’avais marqué, je ne ferais pas d’aileron de réglage. Je pense que cette solution détruit énormément le rendement de la banki dès qu’il s’écarte de sa position pleine ouverture. En effet, dès qu’on le ferme on crée un double « pincement » de la veine d’eau qui produit une accélération locale avant une phase de ralentissement qui non seulement perturbe l’écoulement de l’eau, mais en plus ne permet plus de conserver la bonne vitesse de l’eau en aval ni le bon angle d’attaque des filets, puisqu’au final l’eau va arriver moins vite sur le même secteur d’admission. La vanne cylindrique de type Cink est bien meilleure hydrauliquement, puisque sa fermeture décale simplement le point d’accélération de l’eau qui, quelle que soit l’angle de fermeture, va conserver la vitesse et l’angle optimal d’injection sur la roue. Le rendement en position intermédiaire se dégradera nettement moins qu’avec un aileron. J’ai d’ailleurs trouvé la modélisation ci-dessous extraite de ce document qui illustre très bien ce phénomène, et j’avoue qu’en dehors de la possibilité du 1/3 - 2/3 - 3/3 je ne comprends pas trop pourquoi les grands fabricants privilégient ces vannes ailerons… Certainement pour des facilités de réalisations ou de maintenance j’imagine.
- Pour la transmission, je pense m’en tenir à une réduction par engrenage, à un ou 2 étages en fonction de la génératrice choisie. Je vais avoir une vitesse d’environ 300 tr/mn en sortie, avec un couple variable en fonction de l’ouverture de la vanne. C’est nécessairement moins bien qu’une transmission directe, mais je pense que ça restera ce qui consommera le moins de rendement.
- Concernant le générateur, effectivement une machine asynchrone n’est pas la meilleure en terme de rendement, notamment pour des petites machines, et plus encore pour du monophasé. Cela reste pour moi un domaine que je connais moins d’une part, et qui est vraiment le point faible de mon projet. J’ai conscience que ces moteurs asynchrone sont conçu avec des glissements importants du fait de la forte résistance de leur rotor afin d’avoir un couple de démarrage raisonnable. Ma question est donc la suivante : Est-il possible de modifier une cage d’écureuil pour en diminuer la résistance et optimiser son rendement en limitant son courant induit et donc son échauffement ? Si c’est possible, et en imaginant rebobiner le stator avec 10% de plus pour améliorer la tension de sortie, quel pourrait être le rendement en mono phasé de cette génératrice ? Est-ce qu’il vaut mieux partir avec un moteur tri-phasé ou mono-phasé si on doit rebobiner de toute façon? Si on part avec un tri à 4 pôles, peut-on envisager de le rebobiner en mono à 6 pôles (même nombre d’encoches dans le stator je pense) ? Faut-il dans ce cas un rotor différent?
Encore une fois, mon but est de pouvoir le raccorder à mon réseau et consommer ma production plus éventuellement, dans les heures très creuses, réinjecter un peu de courant sur le réseau à travers mon compteur mécanique.
Toutes les autres solutions me paraissent beaucoup plus compliquées, donc plus chères et peut-être moins fiables, même si le rendement serait certainement meilleur. Dans un premier temps, je souhaite vraiment rester dans le plus basique et conserver le minimum d’investissement. En plus, pour conserver son rendement la banki, doit conserver sa vitesse de rotation et seul le couple sur l’arbre va varier, ce qui se marie bien avec une géné asynchrone qui va imposer une vitesse constante.
Malgré tout, et comme je l’ai déjà dit, je reste attentif à toute autre solution de production. Compte tenu de ce que je vous ai déjà marqué, une installation verticale dans mon moine serait problématique, tant au niveau de la place disponible que de la hauteur perdue par ce montage. Si je devais avoir recours à une hélice au final, je la placerais en position horizontale dans le prolongement de ma canalisation de sortie juste avant un coude de rejet. L’installation serait donc horizontale avec un axe traversant le coude. Dans l’hypothèse où une hélice du commerce (probablement de jetski) serait adaptée en terme de débit+pression à mon installation pour un coût restreint, j’ai du mal à appréhender comment cela se passerait hydrauliquement lorsque le débit diminuerait, mais pas la hauteur de chute ?
De plus, dans le cadre d’une production élec par PMG-redresseur-onduleur, peut-on raccorder cette production directement sur l’alimentation de la maison (à travers un disjoncteur bien sûr)? L’onduleur gère t-il le phasage de son courant pour qu’il soit synchronisé à celui du réseau ?
Pour finir, je pense qu’en dehors de l’aspect de faire soit même les choses qui me passionne plus que tout, je pense que pour la partie turbine je vais m’en tirer pour quelques centaines d’euros tout au plus. Tout compris, du moins tant que je ne suis pas sûr de la production, mon objectif serait de rester sur investissement de moins de 1000 €, si possible 700 ou 800€. Si j’arrive à économiser 200€ par an, soit environ 150W de production permanente, j’amortirais mon projet sur 4 ou 5 ans et je vais essayer de me tenir à ça. Si je produis plus, tant mieux ! Si c’est moins je m’en remettrais…
J’ai parcouru les 21 pages du sujet de projet d’hélice rapide et c’est vraiment passionnant. Au final, les derniers messages datent un peu, et du coup je reste un peu sur ma faim, tant sur l’objet initial du poste que sur les projets de Kaplan et autre réalisé par platbrood. J’espère que les tests ont donnés satisfaction et que votre projet de test de micro turbine à hélice rapide a donné de bons résultats.
Concernant mon chantier, j’avais bien noté que pour un débit variable sur la turbine hélice la production ne pouvait pas être assurée par une génératrice asynchrone, mais par le trio PMG+redresseur+onduleur.
Pour la banki, je prends bien note de toutes vos remarques :
- Le rendement « médiocre » de la banki est bien connu, et je n’en attends pas des miracles. Malgré tout, et même à cette petite échelle, je pense qu’en s’appliquant dans la réalisation il est tout à fait possible d’avoir quelque chose d’assez performant, même si ça ne sera jamais une Francis évidemment, mais pas forcément bien pire qu’une petite hélice adaptée, surtout sous débit variable mais hauteur constante.
- Pour la forme des aubes, même si la meilleure géométrie ne semble pas être la portion de cercle, j’avoue n’avoir trouvé nulle part d’autres calculs qui montreraient une forme plus appropriée. Si vous avez des informations, notamment sur la « double courbure » dont parlait un membre sur je ne sais plus quel sujet, je suis vraiment preneur !
- Comme je l’avais marqué, je ne ferais pas d’aileron de réglage. Je pense que cette solution détruit énormément le rendement de la banki dès qu’il s’écarte de sa position pleine ouverture. En effet, dès qu’on le ferme on crée un double « pincement » de la veine d’eau qui produit une accélération locale avant une phase de ralentissement qui non seulement perturbe l’écoulement de l’eau, mais en plus ne permet plus de conserver la bonne vitesse de l’eau en aval ni le bon angle d’attaque des filets, puisqu’au final l’eau va arriver moins vite sur le même secteur d’admission. La vanne cylindrique de type Cink est bien meilleure hydrauliquement, puisque sa fermeture décale simplement le point d’accélération de l’eau qui, quelle que soit l’angle de fermeture, va conserver la vitesse et l’angle optimal d’injection sur la roue. Le rendement en position intermédiaire se dégradera nettement moins qu’avec un aileron. J’ai d’ailleurs trouvé la modélisation ci-dessous extraite de ce document qui illustre très bien ce phénomène, et j’avoue qu’en dehors de la possibilité du 1/3 - 2/3 - 3/3 je ne comprends pas trop pourquoi les grands fabricants privilégient ces vannes ailerons… Certainement pour des facilités de réalisations ou de maintenance j’imagine.
- Pour la transmission, je pense m’en tenir à une réduction par engrenage, à un ou 2 étages en fonction de la génératrice choisie. Je vais avoir une vitesse d’environ 300 tr/mn en sortie, avec un couple variable en fonction de l’ouverture de la vanne. C’est nécessairement moins bien qu’une transmission directe, mais je pense que ça restera ce qui consommera le moins de rendement.
- Concernant le générateur, effectivement une machine asynchrone n’est pas la meilleure en terme de rendement, notamment pour des petites machines, et plus encore pour du monophasé. Cela reste pour moi un domaine que je connais moins d’une part, et qui est vraiment le point faible de mon projet. J’ai conscience que ces moteurs asynchrone sont conçu avec des glissements importants du fait de la forte résistance de leur rotor afin d’avoir un couple de démarrage raisonnable. Ma question est donc la suivante : Est-il possible de modifier une cage d’écureuil pour en diminuer la résistance et optimiser son rendement en limitant son courant induit et donc son échauffement ? Si c’est possible, et en imaginant rebobiner le stator avec 10% de plus pour améliorer la tension de sortie, quel pourrait être le rendement en mono phasé de cette génératrice ? Est-ce qu’il vaut mieux partir avec un moteur tri-phasé ou mono-phasé si on doit rebobiner de toute façon? Si on part avec un tri à 4 pôles, peut-on envisager de le rebobiner en mono à 6 pôles (même nombre d’encoches dans le stator je pense) ? Faut-il dans ce cas un rotor différent?
Encore une fois, mon but est de pouvoir le raccorder à mon réseau et consommer ma production plus éventuellement, dans les heures très creuses, réinjecter un peu de courant sur le réseau à travers mon compteur mécanique.
Toutes les autres solutions me paraissent beaucoup plus compliquées, donc plus chères et peut-être moins fiables, même si le rendement serait certainement meilleur. Dans un premier temps, je souhaite vraiment rester dans le plus basique et conserver le minimum d’investissement. En plus, pour conserver son rendement la banki, doit conserver sa vitesse de rotation et seul le couple sur l’arbre va varier, ce qui se marie bien avec une géné asynchrone qui va imposer une vitesse constante.
Malgré tout, et comme je l’ai déjà dit, je reste attentif à toute autre solution de production. Compte tenu de ce que je vous ai déjà marqué, une installation verticale dans mon moine serait problématique, tant au niveau de la place disponible que de la hauteur perdue par ce montage. Si je devais avoir recours à une hélice au final, je la placerais en position horizontale dans le prolongement de ma canalisation de sortie juste avant un coude de rejet. L’installation serait donc horizontale avec un axe traversant le coude. Dans l’hypothèse où une hélice du commerce (probablement de jetski) serait adaptée en terme de débit+pression à mon installation pour un coût restreint, j’ai du mal à appréhender comment cela se passerait hydrauliquement lorsque le débit diminuerait, mais pas la hauteur de chute ?
De plus, dans le cadre d’une production élec par PMG-redresseur-onduleur, peut-on raccorder cette production directement sur l’alimentation de la maison (à travers un disjoncteur bien sûr)? L’onduleur gère t-il le phasage de son courant pour qu’il soit synchronisé à celui du réseau ?
Pour finir, je pense qu’en dehors de l’aspect de faire soit même les choses qui me passionne plus que tout, je pense que pour la partie turbine je vais m’en tirer pour quelques centaines d’euros tout au plus. Tout compris, du moins tant que je ne suis pas sûr de la production, mon objectif serait de rester sur investissement de moins de 1000 €, si possible 700 ou 800€. Si j’arrive à économiser 200€ par an, soit environ 150W de production permanente, j’amortirais mon projet sur 4 ou 5 ans et je vais essayer de me tenir à ça. Si je produis plus, tant mieux ! Si c’est moins je m’en remettrais…
Vous ne pouvez pas consulter les pièces jointes insérées à ce message.
-
Remi87
- Membre
- Messages : 12
- Inscription : 14 mars 2017, 19:55
Re: Pico production en sortie plan d'eau
Je profite que j'ai un peu de temps pour essayer de réfléchir à mon futur projet. Pour la partie électrique, je pense que je ferai une caractérisation réelle de la turbine pour commencer, certainement en utilisant un moteur Brushless et en imposant une vitesse de rotation à la turbine en fonctionnement. En faisant varier sa vitesse et en mesurant le couple de freinage nécessaire apporté par le moteur je devrais pouvoir obtenir la courbe de rendement, et pouvoir la reproduire pour différentes positions d'ouverture de la vanne. On verra ensuite quel générateur prendre et quelle chaine électrique établir pour essayer d'avoir le meilleur rendement. Bref, pour le moment je me concentre plus sur la partie dimensionnement et approche mécanique...
Sans nécessairement que la géométrie ne soit figée, je suis parti en m'aidant du logiciel Hydroroues sur les bases suivantes: Globalement je comprends et retrouve à peu près les valeurs affichées. J'ai juste une question sur le paramètre "Angle Aube centre" que j'imagine être le classique Beta2, parfois pris à 90° mais là que je comprends comme étant à 81.7°, permettant de compenser l'avancée de la roue durant le passage de l'eau entre les aubes pour une sortie plus radiale que si l'angle est 90°.
Là où je n'arrive pas à retomber sur mes pattes, c'est pour le calcul de l'injecteur. Peut-être que j'interprète mal le tableau, mais visiblement l'auteur enlève 10 mm de part et d'autre sur la largeur de l'injecteur pour éviter que celui-ci n'envoie de l'eau directement sur l'interieur de la flasque de la roue. En gros, j'interprète cela comme une sur-largeur de roue de 10mm pour éviter ces pertes de charges latérales, et donc assimiler la roue à une roue de 180mm et non 200mm en largeur. Hors d'après les calculs, si je prends dans ces conditions une roue de 180mm avec une largeur d'admission de 90°, un Angle d'admission de 16°, je tombe sur un débit d'admission de 45l/s (et encore, je néglige la surface des aubes...)
Je me demande donc s'il ne faudrait pas calculer la roue et l'admission pour 200mm de largeur (là je tombe bien sur mes 50l/s), en la réalisant à 220 réellement pour les même raisons que citées plus haut.
La section de l'injecteur devrait donc bien être d'environ 78 cm² (50l/s / 6,42m/s), mais avec une hauteur de 3,9cm (78cm²/20cm) et non 4,33 cm. Cela définit donc une entrée d'injection rectangulaire de 200 * 39mm, avec un angle de 16° par rapport à la roue. La portion de raccordement de la turbine devra donc amener l'eau le plus régulièrement possible de la section tubulaire Diam 250 de ma conduite jusqu'à ce rectangle où l'eau aura une vitesse de 6,42 m/s.
Le but de l'injecteur ensuite est de maintenir constant, sur les 90° que dure l'injection, la vitesse et l'angle de la veine d'eau par rapport à la roue. C'est là que ça se complique un peu et que j'ai du mal à trouver les bonnes valeurs dans la littérature... Il est instinctif de comprendre que la forme (en coupe) de la tôle d'injection doit avoir une forme en spirale logarithmique, dont l'angle reste constant entre sa tangente et la droite passant par l'origine. Le problème est que si j'applique la formule de calcul (que l'on peut trouver dans le rapport de Samuel Treinen page 31), j'obtiens une hauteur d'injection en entrée de l'injecteur d'environ 51,2 mm au lieu de 39mm... J'ai beau tourner le problème dans tous les sens, je ne comprends pas d'où vient l'erreur.
Pour arriver à la bonne valeur, j'ai dû modifier artificiellement la valeur de l'angle Alpha, et je suis tomber sur la bonne hauteur de section en entrée d'injecteur (donc après 90° dans mon cas) pour une spirale avec 12,9° au lieu de 16°. Sauf qu'effectivement, si je refais un calcul avec un angle d'entrée de 12,9°, toute la roue est différente et la haute d'injection n'est plus de 39mm. Bref, je tourne un peu en rond... Je vais continuer de chercher, mais s'il y a des spécialistes qui peuvent me dire d'où vient l'erreur je suis preneur...
Sans nécessairement que la géométrie ne soit figée, je suis parti en m'aidant du logiciel Hydroroues sur les bases suivantes: Globalement je comprends et retrouve à peu près les valeurs affichées. J'ai juste une question sur le paramètre "Angle Aube centre" que j'imagine être le classique Beta2, parfois pris à 90° mais là que je comprends comme étant à 81.7°, permettant de compenser l'avancée de la roue durant le passage de l'eau entre les aubes pour une sortie plus radiale que si l'angle est 90°.
Là où je n'arrive pas à retomber sur mes pattes, c'est pour le calcul de l'injecteur. Peut-être que j'interprète mal le tableau, mais visiblement l'auteur enlève 10 mm de part et d'autre sur la largeur de l'injecteur pour éviter que celui-ci n'envoie de l'eau directement sur l'interieur de la flasque de la roue. En gros, j'interprète cela comme une sur-largeur de roue de 10mm pour éviter ces pertes de charges latérales, et donc assimiler la roue à une roue de 180mm et non 200mm en largeur. Hors d'après les calculs, si je prends dans ces conditions une roue de 180mm avec une largeur d'admission de 90°, un Angle d'admission de 16°, je tombe sur un débit d'admission de 45l/s (et encore, je néglige la surface des aubes...)
Je me demande donc s'il ne faudrait pas calculer la roue et l'admission pour 200mm de largeur (là je tombe bien sur mes 50l/s), en la réalisant à 220 réellement pour les même raisons que citées plus haut.
La section de l'injecteur devrait donc bien être d'environ 78 cm² (50l/s / 6,42m/s), mais avec une hauteur de 3,9cm (78cm²/20cm) et non 4,33 cm. Cela définit donc une entrée d'injection rectangulaire de 200 * 39mm, avec un angle de 16° par rapport à la roue. La portion de raccordement de la turbine devra donc amener l'eau le plus régulièrement possible de la section tubulaire Diam 250 de ma conduite jusqu'à ce rectangle où l'eau aura une vitesse de 6,42 m/s.
Le but de l'injecteur ensuite est de maintenir constant, sur les 90° que dure l'injection, la vitesse et l'angle de la veine d'eau par rapport à la roue. C'est là que ça se complique un peu et que j'ai du mal à trouver les bonnes valeurs dans la littérature... Il est instinctif de comprendre que la forme (en coupe) de la tôle d'injection doit avoir une forme en spirale logarithmique, dont l'angle reste constant entre sa tangente et la droite passant par l'origine. Le problème est que si j'applique la formule de calcul (que l'on peut trouver dans le rapport de Samuel Treinen page 31), j'obtiens une hauteur d'injection en entrée de l'injecteur d'environ 51,2 mm au lieu de 39mm... J'ai beau tourner le problème dans tous les sens, je ne comprends pas d'où vient l'erreur.
Pour arriver à la bonne valeur, j'ai dû modifier artificiellement la valeur de l'angle Alpha, et je suis tomber sur la bonne hauteur de section en entrée d'injecteur (donc après 90° dans mon cas) pour une spirale avec 12,9° au lieu de 16°. Sauf qu'effectivement, si je refais un calcul avec un angle d'entrée de 12,9°, toute la roue est différente et la haute d'injection n'est plus de 39mm. Bref, je tourne un peu en rond... Je vais continuer de chercher, mais s'il y a des spécialistes qui peuvent me dire d'où vient l'erreur je suis preneur... Vous ne pouvez pas consulter les pièces jointes insérées à ce message.
-
Jmax
- Membre
- Messages : 67
- Inscription : 19 févr. 2018, 11:09
- Localisation : Tarn et Garonne
Re: Pico production en sortie plan d'eau
Il faut un onduleur qui fasse "injection réseau". C'est une fonction de synchronisation comme tu le décris et c'est nécessaire. Cela correspond à 25% des onduleurs environ.De plus, dans le cadre d’une production élec par PMG-redresseur-onduleur, peut-on raccorder cette production directement sur l’alimentation de la maison (à travers un disjoncteur bien sûr)? L’onduleur gère t-il le phasage de son courant pour qu’il soit synchronisé à celui du réseau ?
Site avec chute 3m pour module 2.4m3/s
Chambre d'eau maçonnée ouverte + turbine américaine (Singrun modèle 28 ?)
Chambre d'eau maçonnée ouverte + turbine américaine (Singrun modèle 28 ?)
-
dB-)
- Site Admin
- Messages : 4356
- Inscription : 24 janv. 2010, 17:09
- Localisation : Vosges
- Contact :
Re: Pico production en sortie plan d'eau
Bonjour,
faites une recherche sur le forum, il y a déjà pas mal d'informations, comme :
- ce sujet
- ainsi que les documents "turbine crossflow" dans les vieux grimoires
Je pense que la précision de vos calculs (1/10è de ° ou de mm !) sera bien difficile à tenir en pratique !
Il est aussi probable que cette micro-turbine sorte du domaine de validité des logiciels utilisés : par exemple avec une roue de diamètre intérieur 100, il sera difficile de faire en sorte que l'eau évite l'arbre de la roue, à moins de prévoir une roue évidée au milieu, ce qui complique sérieusement.
Même les grands constructeurs réalisent des maquettes, ou aujourd'hui des simulations en CFD, ce qui serait une possibilité pour votre application, avec les logiciels gratuits que j'ai présentés ici
Bonne journée
dB-)
faites une recherche sur le forum, il y a déjà pas mal d'informations, comme :
- ce sujet
- ainsi que les documents "turbine crossflow" dans les vieux grimoires
Je pense que la précision de vos calculs (1/10è de ° ou de mm !) sera bien difficile à tenir en pratique !
Il est aussi probable que cette micro-turbine sorte du domaine de validité des logiciels utilisés : par exemple avec une roue de diamètre intérieur 100, il sera difficile de faire en sorte que l'eau évite l'arbre de la roue, à moins de prévoir une roue évidée au milieu, ce qui complique sérieusement.
Même les grands constructeurs réalisent des maquettes, ou aujourd'hui des simulations en CFD, ce qui serait une possibilité pour votre application, avec les logiciels gratuits que j'ai présentés ici
Bonne journée
dB-)
didier Beaume, DBH Sarl 33 les Chênes 88340 Le Val d'Ajol, RCS Epinal Siren 510 554 835 capital 50 000 € APE 3511Z TVA FR82510554835
Etudes, vente et pose de turbines, rénovation, régulation, maintenance, vannes, grilles, dégrilleurs
Microcentrale avec une Kaplan DR 1600 l/s @ 4.80 m en entraînement direct @ 500 tr/min
Site Web DBH Sarl.eu
Etudes, vente et pose de turbines, rénovation, régulation, maintenance, vannes, grilles, dégrilleurs
Microcentrale avec une Kaplan DR 1600 l/s @ 4.80 m en entraînement direct @ 500 tr/min
Site Web DBH Sarl.eu
-
Remi87
- Membre
- Messages : 12
- Inscription : 14 mars 2017, 19:55
Re: Pico production en sortie plan d'eau
Merci encore dB-)!
J'ai déjà parcouru tous ces sujets en long en large et en travers et effectivement il y a beaucoup de données intéressantes. Concernant les roues, les différents angles, les calculs de courbures, on trouve effectivement beaucoup de choses qui permettent d'affiner le modèle. Par contre, quel que soit le document, le dimensionnement de l'injecteur reste toujours un domaine rapidement survolé quelque soit le document en question. Je trouve cela assez curieux, étant donné qu'une bonne partie du rendement de la turbine va venir de la bonne réalisation de celui-ci. Si les filets d'eau ne sont pas présentés à la bonne vitesse et avec le bon angle, la meilleure roue qui soit ne pourra pas avoir un rendement optimisé... Bref, je vais continuer de chercher et d'essayer de bien comprendre l'approche théorique de cette spirale exponentielle, et pourquoi elle ne donne pas un résultat cohérent avec la conservation du débit.
Concernant la précision au 1/10 des calculs, elle résulte de l'utilisation des outils informatiques qui, pour le même prix, donnent des résultats avec beaucoup de chiffres après la virgule qu'on laisse en l'état jusqu'au moment de la mise en plan où on va les remplacer par des tolérances. Malgré tout, je cherche à faire l'approche la plus scientifique et la plus juste possible, sachant pertinemment qu'à la mise en œuvre certaines approximations seront évidemment nécessaire, qui dépendront des moyens de production et de la qualité du travail. Mais à quoi bon chercher à réaliser au mieux la partie mécanique si les dimensionnements initiaux ne sont pas déjà optimisés au mieux? Donc pour le moment j'essaye d'avoir la meilleure approche possible, et on adaptera ensuite au mieux...
A priori, la roue devrait avoir un diamètre de 180, et, étant donné le faible couple à attendre, la partie traversante de l'axe sera réduite au minimum, voire supprimée. Cela, la roue en elle-même ne sera pas si petite que ça compte tenue de la faible hauteur. La même roue, du moins dimentionnellement parlant, serait adaptée à un débit de 200 l/s et 33 mcE, soit 64 kW hydraulique, et une vitesse de rotation de 1300 tr/mn... Cette géométrie n'est donc pas nécessairement si exotique que ça.
Pour les logiciels, j'étais déjà tombé sur ce post et m'étais vite plongé dedans. Pour la partie mécanique pure, je n'en ai pas l'utilité puisque je possède SW. Mais je n'ai pas, du moins pour le moment, le module Flowsimulation, seulement la version ultra-simplifiée incluse dans SW. C'est en partie à partir de là que j'ai constaté l'accélération des flux dans l'injecteur qui ne devrait pas avoir lieu...
Les logiciels Mecaflux et Héliciels ont l'air très intéressant mais ne sont pas (ou plus...) des freewares. C'est dommage... Mais merci pour les liens quand même. Je vais continuer de gratter et on verra bien ce que ça donne. J'ai encore le temps avant de passer à la phase de réalisation!
J'ai déjà parcouru tous ces sujets en long en large et en travers et effectivement il y a beaucoup de données intéressantes. Concernant les roues, les différents angles, les calculs de courbures, on trouve effectivement beaucoup de choses qui permettent d'affiner le modèle. Par contre, quel que soit le document, le dimensionnement de l'injecteur reste toujours un domaine rapidement survolé quelque soit le document en question. Je trouve cela assez curieux, étant donné qu'une bonne partie du rendement de la turbine va venir de la bonne réalisation de celui-ci. Si les filets d'eau ne sont pas présentés à la bonne vitesse et avec le bon angle, la meilleure roue qui soit ne pourra pas avoir un rendement optimisé... Bref, je vais continuer de chercher et d'essayer de bien comprendre l'approche théorique de cette spirale exponentielle, et pourquoi elle ne donne pas un résultat cohérent avec la conservation du débit.
Concernant la précision au 1/10 des calculs, elle résulte de l'utilisation des outils informatiques qui, pour le même prix, donnent des résultats avec beaucoup de chiffres après la virgule qu'on laisse en l'état jusqu'au moment de la mise en plan où on va les remplacer par des tolérances. Malgré tout, je cherche à faire l'approche la plus scientifique et la plus juste possible, sachant pertinemment qu'à la mise en œuvre certaines approximations seront évidemment nécessaire, qui dépendront des moyens de production et de la qualité du travail. Mais à quoi bon chercher à réaliser au mieux la partie mécanique si les dimensionnements initiaux ne sont pas déjà optimisés au mieux? Donc pour le moment j'essaye d'avoir la meilleure approche possible, et on adaptera ensuite au mieux...
A priori, la roue devrait avoir un diamètre de 180, et, étant donné le faible couple à attendre, la partie traversante de l'axe sera réduite au minimum, voire supprimée. Cela, la roue en elle-même ne sera pas si petite que ça compte tenue de la faible hauteur. La même roue, du moins dimentionnellement parlant, serait adaptée à un débit de 200 l/s et 33 mcE, soit 64 kW hydraulique, et une vitesse de rotation de 1300 tr/mn... Cette géométrie n'est donc pas nécessairement si exotique que ça.
Pour les logiciels, j'étais déjà tombé sur ce post et m'étais vite plongé dedans. Pour la partie mécanique pure, je n'en ai pas l'utilité puisque je possède SW. Mais je n'ai pas, du moins pour le moment, le module Flowsimulation, seulement la version ultra-simplifiée incluse dans SW. C'est en partie à partir de là que j'ai constaté l'accélération des flux dans l'injecteur qui ne devrait pas avoir lieu...
Les logiciels Mecaflux et Héliciels ont l'air très intéressant mais ne sont pas (ou plus...) des freewares. C'est dommage... Mais merci pour les liens quand même. Je vais continuer de gratter et on verra bien ce que ça donne. J'ai encore le temps avant de passer à la phase de réalisation!
-
trx
Installation d'une pico turbine sur un site isolé
Bonsoir,
Je viens d'acheter des granges en ariège pour y vivre à l'année. Je dispose d'une source débitant 3,3 litres seconde ce début de mois sur une chute potentielle de 40 mètres.
En discutant avec un voisin calé en la matière je me suis demandé s'il ne serait pas judicieux de fabriquer moi même la turbine sur la base d'une roue turgo et d'un alternateur PMG de 500 watts sous 220 volts. Probleme, personne ne semble fabriquer ces engins, j'ai appelé chez leroy somer et me suis rendu dans un magasin spécialisé, la réponse est toujours la même, ils ne fournissent pas d'alternateurs de si faible puissance.
Du coup reste l'option de la turbine toute faite, genre celles vendues energie douce, matériel chinois qui ne m'inspire pas vraiment confiance.
Bref, qu'en pensez vous ?
Merci d'avance.
Je viens d'acheter des granges en ariège pour y vivre à l'année. Je dispose d'une source débitant 3,3 litres seconde ce début de mois sur une chute potentielle de 40 mètres.
En discutant avec un voisin calé en la matière je me suis demandé s'il ne serait pas judicieux de fabriquer moi même la turbine sur la base d'une roue turgo et d'un alternateur PMG de 500 watts sous 220 volts. Probleme, personne ne semble fabriquer ces engins, j'ai appelé chez leroy somer et me suis rendu dans un magasin spécialisé, la réponse est toujours la même, ils ne fournissent pas d'alternateurs de si faible puissance.
Du coup reste l'option de la turbine toute faite, genre celles vendues energie douce, matériel chinois qui ne m'inspire pas vraiment confiance.
Bref, qu'en pensez vous ?
Merci d'avance.
-
dB-)
- Site Admin
- Messages : 4356
- Inscription : 24 janv. 2010, 17:09
- Localisation : Vosges
- Contact :
Re: Installation d'une pico turbine sur un site isolé
Bonsoir,
les micro turbines ont été évoquées plusieurs fois sur le forum, voir par exemple ici et là et faites aussi des recherches avec les mots clé "PMG", "Turgo", etc...
Ce site présente des réalisations de micro turbines Pelton
Vous pouvez aussi acheter des micro-turbines sur le Web par exemple ici (PS: je ne connais pas ces matériels)
A défaut, j'en fabrique sur mesures, pour votre projet prenant environ 3.3 l/s sous 40 m de chute brute, il faut par exemple une conduite de 100 m en DN 65 PN 10, pertes de charges environ 2 m, reste environ 38 m de chute nette, je réaliserais une petite Pelton avec un carter en tôle inox de 5, un seul injecteur réglable de 13, une roue inox de diamètre primitif environ 160 avec une quarantaine de cuillères ABS, un PMG de 1 à 2 kW à 1500 tr/min délivrant environ 780 W en monophasé 230 V 50 Hz, et un petit régulateur ballast.
Bonne soirée
dB-)
les micro turbines ont été évoquées plusieurs fois sur le forum, voir par exemple ici et là et faites aussi des recherches avec les mots clé "PMG", "Turgo", etc...
Ce site présente des réalisations de micro turbines Pelton
Vous pouvez aussi acheter des micro-turbines sur le Web par exemple ici (PS: je ne connais pas ces matériels)
A défaut, j'en fabrique sur mesures, pour votre projet prenant environ 3.3 l/s sous 40 m de chute brute, il faut par exemple une conduite de 100 m en DN 65 PN 10, pertes de charges environ 2 m, reste environ 38 m de chute nette, je réaliserais une petite Pelton avec un carter en tôle inox de 5, un seul injecteur réglable de 13, une roue inox de diamètre primitif environ 160 avec une quarantaine de cuillères ABS, un PMG de 1 à 2 kW à 1500 tr/min délivrant environ 780 W en monophasé 230 V 50 Hz, et un petit régulateur ballast.
Bonne soirée
dB-)
Vous ne pouvez pas consulter les pièces jointes insérées à ce message.
didier Beaume, DBH Sarl 33 les Chênes 88340 Le Val d'Ajol, RCS Epinal Siren 510 554 835 capital 50 000 € APE 3511Z TVA FR82510554835
Etudes, vente et pose de turbines, rénovation, régulation, maintenance, vannes, grilles, dégrilleurs
Microcentrale avec une Kaplan DR 1600 l/s @ 4.80 m en entraînement direct @ 500 tr/min
Site Web DBH Sarl.eu
Etudes, vente et pose de turbines, rénovation, régulation, maintenance, vannes, grilles, dégrilleurs
Microcentrale avec une Kaplan DR 1600 l/s @ 4.80 m en entraînement direct @ 500 tr/min
Site Web DBH Sarl.eu
-
Arago
- Membre
- Messages : 255
- Inscription : 22 nov. 2014, 17:06
Re: Installation d'une pico turbine sur un site isolé
Bonjour,
Pas d'enquête publique, pas frais, pas d'instruction, pas de paperasserie, délai, opposition…
Si c'est en plus pour de l'autoconsommation (vu la puissance), pas de démarche de raccordement.
La seule obligation sera de restituer l'eau à l'aval de votre propriété (c'est logique).
Vous pouvez aussi essayer d'acheter le terrain en aval pour augmenter encore la chute, si c'est possible.
Pour la turbine (du type Pelton), on en trouve à la vente. Même en occasion (LeBonCoin), de temps en temps. Qualité ?!?
Pour la conduite, un gros "Plymouth" (tube en Polyéthylène PEHD) fera l'affaire. Ou un tuyau d'irrigation agricole en métal.
Pour la grille à l'entrèe de la conduite, si besoin (pas forcement utile sur une source), quelqu'un sur un cas similaire au votre avait mis un tambour de machine à laver.
Cordialement,
Arago
Si vous turbinez une source dans votre terrain, c'est un cas très particulier car il n'y a pas besoin d'autorisation comme sur un cours d'eau.
Pas d'enquête publique, pas frais, pas d'instruction, pas de paperasserie, délai, opposition…
Si c'est en plus pour de l'autoconsommation (vu la puissance), pas de démarche de raccordement.
La seule obligation sera de restituer l'eau à l'aval de votre propriété (c'est logique).
Vous pouvez aussi essayer d'acheter le terrain en aval pour augmenter encore la chute, si c'est possible.
Pour la turbine (du type Pelton), on en trouve à la vente. Même en occasion (LeBonCoin), de temps en temps. Qualité ?!?
Pour la conduite, un gros "Plymouth" (tube en Polyéthylène PEHD) fera l'affaire. Ou un tuyau d'irrigation agricole en métal.
Pour la grille à l'entrèe de la conduite, si besoin (pas forcement utile sur une source), quelqu'un sur un cas similaire au votre avait mis un tambour de machine à laver.
Cordialement,
Arago