Généralités sur les turbines et calculs

[chevalier-renault]

Bonjour à tous

Qui pourrai me dire pourquoi on n'utilise pas (je n'ai jamais trouve d' exemple) de moteur couple type aliéné dans la petite hydroélectricité alors qu'ils sont utilises dans les éoliennes ?

en effet si je prends comme exemple Turbine Francis 86 T/Mn multiplicateur 86 -> 1500 t génératrice 60KW ce qui nous donne un couple de 6,66 KN-m.

un alternateur alxion 800STK a un couple d'entrée de 1962 NM mais une vitesse de 400T/mn maxi .

merci de vos réponses

[moulino51]

Bonjour a vous,

Je me risque a une réponse, mais je ne suis pas électricien.

Dans la production éolienne, la génératrice tourne a des vitesse très variables, alors qu' en hydroélectricité, la vitesse de rotation est (a quelques point prés), toujours constante.

Des applications récentes permettent néanmoins de tourner a vitesses variables voir turbines Dives ou Mj2 avec la VLH.

La plupart des micro-centrales fonctionnent actuellement avec des génératrices asynchrone, plus de simplicité, puisqu'il n'y a pas d'électronique de puissance comme dans les applications a vitesse variable.

Mais attendons les réponses des spécialistes !


Gérard

[SG.Hydro]

Je hasard une réponse.

Au cout du STK800 (qui est un des PMG que j'ai short-listé) pour équiper mon moulin il faut rajouter celui de l’électronique derrière (redresseur-inverseur) genre "ABB 4 quadrant regenerative drive" (désolé je ne sait plus comment on appel ça en Français) et toutes mes doc sont en anglais.

Du coup le prix par rapport à la solution "classique" génératrice asynchrone ne se justifie pas si on ne se trouve pas sur un site de faible chute, qui était plutôt boudé par les investisseur il y a quelques années (peut-être pas manque de retour sur ces technologies).

En éolien par contre l'équivalent du site "haute ou moyenne chute" ie qui permet de faire tourner efficacement a vitesse quasi constante n'existe pas, donc le choix d'investir dans ce type d'architecture était plus pertinent.

Il faut savoir que sur les grandes éolienne, la pièce la plus fragile et pour laquelle la conception n'a jamais été pleinement satisfaisant ce sont justement les boite de vitesse, bon il faut admettre qu'elle sont soumis a très rude épreuve, le compromis actuelle (trois pâles devants le mat) est le fruit d'une recherche visant à réduire au maximum les harmoniques dans le couple généré par le rotor, l'éolienne "idéale" (en terme de rendement éolien) elle serait monopale, mais cela induit un couple saccadé lorsque la pale passe devants le mat.

[platbrood]

Bonjour a vous,

Je me risque a une réponse, mais je ne suis pas électricien.

Dans la production éolienne, la génératrice tourne a des vitesse très variables, alors qu' en hydroélectricité, la vitesse de rotation est (a quelques point prés), toujours constante.

Des applications récentes permettent néanmoins de tourner a vitesses variables voir turbines Dives ou Mj2 avec la VLH.

La plupart des micro-centrales fonctionnent actuellement avec des génératrices asynchrone, plus de simplicité, puisqu'il n'y a pas d'électronique de puissance comme dans les applications a vitesse variable.

Mais attendons les réponses des spécialistes !


Gérard

[ericnoharet]

Bonjour,

J'ai recement fait l'etude pour un moulin en haute Saone, la personne souhaitais absolument passer avec une turbine kaplan à pales fixe (helice) et jouer sur la vitesse.

Donc generatrice à vitesse variable et electronique d'ajustement. Aprés beaucoup d'echanges, je n'ai plus de nouvelles

Mais mes conclusions etaient que la vitesse variable et son electronique etait d'un cout superieur a une turbine kaplan double reglage par rapport a une simple.
De plus, pour son cas particulier ou le debit et la chute etait trés peu variable, meme avec une turbine helice (ou kaplan pale fixe) le surcout n'etait absolument pas rentable.
Une generatrice asynchrone, un multiplicateur, quelques condensateurs on connait cela depuis longtemps, un multiplicateur bien dimentionné et entretenu cela dure 70 ans au moins (vu l'usure, je penche pour 250 ans pour celui que je connais! et la generatrice elle en à deja 31 ! les condos sont plus recents pour remplacer ceux au piralene)
Bref il faut vraiment des cas particuliers pour intégrer de l'electronique de puissance, cela change toujours un peu, mais je ne connais pas de transistors centenaires !
Par contre, la vitesse variable en eolien me parait incontournable, il y a un cas trés frapant pas loin de chez moi avec une ENERCON 600KW qui tourne trés bien car elle "passe" les rafales de notre mauvais vent alors que les voisines sont arretées ou en mode faible puissance (pales trés ouvertes).

Petit ajout, elle "passe" les rafales, car elle accelere et disipe l'energie par pertes aerodynamiques, plus un peu dans l'electronique de regul aussi (je pense)

Salutations
Eric

[chevalier-renault]

Bonjour

Merci à tous pour vos reponses. Mise à part le problème du coût ma refexion etait sur celui de la production.
si vous pouvez me donner un ordre d'idee de prix pour une turbine kaplan double reglage et generatrice (eric si tu as des idées )

Si Comme dans mon exemple turbine francis tourne à 86 t/MN on à un couple de 6,6xx KNm pour une generatrice de 45 KW on peut mettre un multiplicateur 86 -> 400T/Mn et deux STK 2M (43KW) ou 4M (77KW) (voir même 6M mais à 350T/mn ) et avoir une meilleur production à vitesse fixe . Autre option avec le même multiplicateur mais 1 STK2M de 43 KW mais avec un multiplicateur 50 -> 400T/Mn ?
ou cela est il totalement irrealiste ? Après reste le calcule de rentabilité

Cordialement

[PERRET]

Bonjour,

N'en déplaise à certains, pour une puissance de 45 KW , si l'on ne veux pas se retrouver avec "une usine à gaz", surtout si l'on n'est pas électronicien, la solution à retenir est la génératrice asynchrone triphasée - 750 ou 1000 t/mn ou, si l'on ne peux pas faire autrement, 600 t/mn.
Classique ou, si l'on est riche, un modèle dit à "Économie d'énergie".

[ericnoharet]

Bonjour,

Peut tu nous dire la hauteur de chute et le debit (voir meme les debits classés) pour pouvoir avoir une idée de ce qui pourrait convenir.

C'est quoi ces moteurs STK ? quel avantages selon toi ? prix ?

Salutations

Eric

[chevalier-renault]

En fait la centrale à 3 turbine Francis et 3 génératrices 45, 60, 115 Kw hauteur de chute 1.7 débit turbinable 20M3 Pmb 330 Production entre 70 et 100 Kw/h moyenne sur plusieurs années!!!. mais je n'ai pas le débit par turbine. Je me demandais comment augmenter la production ? mettre des turbines kaplan mieux adaptées à la hauteur de chute mais quel coût?

Alors en faisant des recherches j'ai trouve ALXION .
Les alternateurs STk sont utilises pour les eoliennes.La différence avec un générateur, la vitesse de rotation plus faible mais le couple de démarrage est plus fort, et petite dimension. voir tableau dans post précédent.

Si on prend la formule du couple P(en KW)= M(en Nm) X (n(Tr/Mn)/9549) pour mon exemple précédent 60KW (puissance de la génératrice) = M X (86 (vitesse de la turbine)/9549) cela donne un couple de 6666 Nm en sortie de turbine (sauf si je me trompe dans le calcul et qu'il faille prendre la vitesse de la génératrice 1500T/Mn).

Pourquoi ne pas utiliser un multiplicateur qui serrai 90 -> 400tr/mn (mult par 4.5 la vitesse de sortie turbine) avec un alternateur de 98Kw (a la place de 60 KW) donc 30% de production en +. prix du STK 8M selon alxion environ 20000 € sans cage.
Ou utiliser une vitesse de rotation de la turbine plus faible ex 50T/Mn (donc *4.5 = 225 T/Mn soit 60KW pour le 8M ) donc plus de production puisque moins soumis aux variations de niveau d'eau ou débit .

Là était ma réflexion sur la possibilite sans paler de côut

Cordialement

[PERRET]

Bonsoir,

Ce n'est pas parce que vous remplacerez un alternateur de 60 KW par un de 98 KW que vous produirez un KWh de plus. Ce sera probablement le contraire.
Si vous aviez regardé le forum, vous auriez vu que la vitesse de rotation d'une turbine donnée ne dépend que de la hauteur de chute.
Mais si on a le temps et l'argent, que cela intéresse, pourquoi pas essayer de faire tourner votre turbine à 50 t/mn au lieu de 98 t/mn.
Et voir le résultat.