Généralités sur les turbines et calculs

[CF21]

Bonjour Gilles,

J'ai vu le même mode de calcul dans une étude de faisabilité ici, par un BE, pour un particulier : on interpole en effet le débit depuis la station hydro de référence en amont, par une simple règle de trois sur la superficie du bassin versant, en supposant que les caractéristiques (usage des sols, végétation, géologie, etc.) sont à peu près continues entre la station de référence et l'ouvrage concerné.

Il se trouve que je cherche justement comment utiliser cette méthode (interpolation par bassin versant = BV) pour calculer la puissance hydraulique sur n'importe coin de rivière de ma région. Hélas, je n'ai pour l'instant trouvé que des solutions coûteuses (acheter le logiciel pro MapInfo et utiliser la base de données libres Carthage, qui a besoin de MapInfo pour tourner). Si quelq'un ici a des solutions plus simples et plus économiques pour calculer le BV au droit d'un site, je suis intéressé. Sachant que c'est pour une première estimation "à la louche" et non pas pour une étude recevable par l'administration. Il faudrait que la solution soit en revanche rapide (au sens où l'on ne compte pas faire des mesures de débit in situ sur chacun des quelques centaines d'ouvrages de l'Auxois-Morvan! Donc une solution logicielle libre serait mieux.)

Sinon, quelque soit le régime des précipitations, les données issues du BV et de la station de référence amont sont précieuses au sens où c'est un moyen de connaître le module moyen interannuel et d'interpoler des données journalières elles aussi moyennées (toutes choses disponibles à la station hydro, mais généralement par sur le futur site de production).

Mais bien sûr, sur beaucoup de régions françaises, le régime des pluies a été plus chaotique au cours de la décennie 2000 (épisodes de sécheresse prolongés, épisodes pluvieux de forte intensité, etc.). On pense que c'est un effet du changement climatique d'origine anthropique, éventuellement couplé à des oscillations régionales du climat (nous dépendons du système AO-NAO, c'est-à-dire des couplages océan-atmosphère sur la région atlantique-arctique, déterminant les "rails cycloniques" en flux d'Ouest).

Donc la moyenne sur les 40 ou 50 dernières années, quand elle est disponible, sera utile. Mais pour projeter dans l'avenir, ce n'est pas évident et il vaut probablement mieux partir d'une période de référence plus récente. Enfin c'est une hypothèse, je ne sais pas comment cela se pratique.

Cordialement.

[CF21]

ca colle avec mes calculs alambiqué de deux tiers / un tiers entre la couze / le sorpt donc ca voudrait dire que les calcul et donnée de a station sotn a pondérer à 65%
en substance c'est ce que j'ai compris que vous vouliez dire, il faut exploiter les données de la station la plus proche en pondérant par rapport à la différence du bassin versant et on se retrouve avec des données viables pour une étude

Bonjour nicKO

Si vous avez en effet le BV de la station amont et de la station aval de votre moulin, apparemment sur de petites distances (un BV de quelques dizaines de km2, c'est peu), alors c'est une bonne base pour calculer vos débits sur les périodes de référence des stations concernées. Il faut quand même vérifier qu'entre la station amont et votre moulin il n'y a pas une installation genre station de pompage ou autre, surtout que vous êtes sur des petits débits.

Sur la base Hydro France, en entrant le # de référence (par exemple "P4015010" pour La Couze à Chasteaux [Le Soulier]), vous pouvez accéder à des données libres (sur le côté vous verrez des liens "fiche station", "synthèse", etc.). Dans le lien "synthèse", vous avez une série d'écoulements mensuels moyens (sur 43 ans dans le cas de cette station), des données d'étiages et de crues, une liste de débits classés. Les données quotidiennes ne sont pas à ma connaissance en libre accès.

Lien vers la base Hydro :
http://www.hydro.eaufrance.fr/selection.php

[moulino51]

Bonjour CF21,

Les données quotidiennes sont bien accessibles sur une station données, mais ne restent visibles que sur 3 a 7 jours

Exemple : http://www.vigicrues.gouv.fr/niveau3.ph ... ation=1556

Mais sur "Infos station" et ensuite "Synthèse hydrologique" on arrive sur des options avec filtres : choisir "Entre2" pour visualiser le graphique.

Attention, il y a souvent des manques

Gé

[nicKO]

les deux stations sont distantes d'un kilometre .... pas plus
il n'y a rien de "perturbant" entre le moulin et la station "couze" ou entre la station "rozier" et la station "couze"

donc c'est tout bon a priori !

quand aux releve journalier si ca peux aider des gens : j'ia contacté une personne via le mail mentionné sur le site hydrofrance et apres aoivr expliqué mon besoin et demandé poliement la personne m'a gentiment envoyé un fichier TXT [ importable dans excel ] de la totalité de la durée de surveillance jour/jour.....

[gilles 66]

bonsoir
lorsque l'on change la chute sur une turbine francis le debit change mais qh'an est il pour la vitesse de rotation??
la formule de calaul est elle la meme?

[PERRET]

Bonsoir,

Si on souhaite garder un rendement optimal, il faut modifier la vitesse de rotation.
Le débit, comme la vitesse de rotation, varient comme la racine carrée de la hauteur de chute.

Exemple : une turbine tourne à 100 t/m sous 2 m de chute. Débit : 3 m3/s. Puissance : 47 kW -
On souhaite l'utiliser sous une chute de 3,5 m.

Sa nouvelle vitesse de rotation devra être de 100 x (3,5 / 2)^0,5 = 132 t/mn
Le débit turbiné passera à : 3 x (3,5 / 2)^0,5 = 4,32 m3/s

Et la puissance sera de : 47 x (3,5 / 2)^1,5 = 109 kW

[caroussel]

Bonjour à tous,

J'ai une question qui me turlupine sur le fonctionnement des turbines et leur rendement:

Si j'ai bien compris et pour faire simple, l'électricité est créé par le mouvement de rotation d'un axe dans un générateur. Cette vitesse de rotation est fixe et est dictée par les caractéristiques du générateur.

Prenons un exemple: un turbine KAPLAN à double réglage conçue pour 2,5 m de chute et 5mcube/s. Lorsque l'on est dans ces conditions, le générateur va fournir une quantité d'énérgie définie.

Imaginons que le débit soit désormais de 3,5 mcube/s, la Kaplan va modifier l'inclinaison de ses pales et directrices pour continuer à faire en sorte que la vitesse de rotation dans le générateur reste constante.

Le générateur fournit-il cependant la même quantité d'énergie? je n'arrive pas à résoudre la contradiction suivante:

1. l'axe dans le générateur tourne à vitesse fixe donc la quantité d'energie est la même
2. le débit est inférieur mais la vitesse reste stable, on fait plus avec moins donc le rendement est meilleur. Instinctivement ca ne parait pas logique.

Ou peut-être le générateur fonctionne comme un vélo d'appartement sur lequel on pédalerait toujours à la même fréquence mais en changement de vitesse on produit plus ou moins d'énergie? ( et du coup la proposition 1 est fausse)

J'ai un tas d'autres questions farfelues mais je les garde pour plus tard

[moulino51]

Bonjour Caroussel,

Je vais tenter de repondre simplement, mais les spécialiste compétant vont suivre

Si j'ai bien compris et pour faire simple, l'électricité est créé par le mouvement de rotation d'un axe dans un générateur. Cette vitesse de rotation est fixe et est dictée par les caractéristiques du générateur.
Prenons un exemple: un turbine KAPLAN à double réglage conçu pour 2,5 m de chute et 5mcube/s. Lorsque l'on est dans ces conditions, le générateur va fournir une quantité d'énérgie définie.
Imaginons que le débit soit désormais de 3,5 mcube/s, la Kaplan va modifier l'inclinaison de ses pales et directrices pour continuer à faire en sorte que la vitesse de rotation dans le générateur reste constante.

Cette vitesse est "dite" constant pour une génératrice asynchrone, mais ce ne serait pas le cas pour un alternateur.
En fait cette vitesse "constante" ne l'est pas tout a fait, prenons l'exemple d'une génératrice 1000 t/min :
En dessous de 1000 t/min, cette géné fonctionne en "moteur" et consomme sur le réseau.
A 1000 t/min = couple Zéro
au dessus de 1000 on commence a produire, il y a glissement jusqu'a 1034 T/min par exemple pour sa puissance maxi.

Le générateur fournit-il cependant la même quantité d'énergie? je n'arrive pas à résoudre la contradiction suivante:
1. l'axe dans le générateur tourne à vitesse fixe donc la quantité d'energie est la même
2. le débit est inférieur mais la vitesse reste stable, on fait plus avec moins donc le rendement est meilleur. Instinctivement ca ne parait pas logique.

Donc entre 1000 et 1034, il y a bien une différence de vitesse de rotation et une progression de la puissance.


Gé

[Gilles21]

Bonjour

C'est plus facile à comprendre dans le cas d'une géné synchrone ( alternateur ).
Si on prend votre exemple, H = 2.5m et Q = 5 m3/s, vous aurez à la louche 2.5*5*9.81*0.7 ( rendement global ) = 85.8 kw en sortie alternateur à 50 hz qui seront dissipés dans une charge de la même puissance.
Si Q devient 3.5 m3/s, P sera de 2.5*3.5*9.81*0.7 = 60.08 kw. Si vous laissez la charge à 85.8 kw, la vitesse de la turbine ne va pas rester stable, quelque soit son réglage, et va s'écrouler jusqu'au décrochage de l'alternateur et vous ne retrouverez la bonne vitesse de la turbine que lorsque vous aurez diminué la charge pour la ramener à 60.08 kw.
Cordialement
Gilles21

[dB-)]

Bonsoir,

l'axe dans le générateur tourne à vitesse fixe donc la quantité d'energie est la même

Attention, la puissance mécanique fournie à la génératrice est le produit de sa vitesse de rotation par le couple moteur.

C'est comme à vélo, il faut plus de puissance pour monter une pente à 20 km/h que pour rouler sur du plat à la même vitesse : le couple (effort) sur les pédales est plus important.

Pour une Kaplan, quand le débit d'eau diminue, l'orientation des pales change, la vitesse de rotation reste à peu près constante, mais le couple moteur sur l'arbre diminue. La vitesse de la génératrice baisse très légèrement, et le courant électrique baisse proportionnellement au couple. La tension (réseau) reste à peu près constante, la puissance électrique produite diminue, car liée au produit tension * courant.

dB-)