Forum de la petite hydroélectricité

Bonjour,

pour passer 50 l/s sur disons 150 m de conduite avec 5 m de pertes de charges, il faut une conduite genre DN160 PN10, et pour réaliser une petite Pelton prenant 50 l/s @ 60 m de chute nette, environ 26 kW à l'arbre, il y a comme d'habitude plusieurs possibilités, par exemple :

a) 1 roue de 635 @ 500 tr/min avec des cuillères de 145 et 1 injecteur de 50 (Ns 15.4) : je ne vois pas trop l'intérêt de cette solution

b) 1 roue de 525 @ 600 tr/min avec des cuillères de 145 et 1 injecteur de 50 (Ns 18.4) : turbine assez simple à construire, axe horizontal, roue en porte à faux sur le générateur, par exemple avec injecteur motorisé et déflecteur de jet à ressort motorisé, mais le générateur est un peu coûteux et encombrant

c) 1 roue de 425 @ 750 tr/min avec des cuillères de 100 et 2 injecteurs de 35 (Ns 16.3) : je ne vois pas l'intérêt de cette solution

d) 1 roue de 315 @ 1000 tr/min avec des cuillères de 100 et 2 injecteurs de 35 (Ns 21.7) : turbine un peu plus compliquée à construire que la b), implantation verticale ou horizontale, la roue est moins coûteuse, le générateur aussi, mais il y a deux injecteurs dont un peut être fixe avec vanne ON/OFF et l'autre motorisé avec 1 déflecteur de jet. Ça mérite réflexion, mais intuitivement je choisirais cette solution.

e) 1 roue de 210 @ 1500 tr/min avec des cuillères de 73 et 4 injecteurs de 22 (Ns 23) : turbine compacte, générateur standard, obligatoirement à axe vertical et carter conique, par exemple 3 injecteurs ON/OFF et un réglable avec déflecteur de jet. Par contre il faut vérifier plus en détail ce que ça donne au niveau engorgement car la roue est vraiment petite.

Pour l'arrêt d'urgence de cette petite turbine, on peut imaginer une solution économique avec déflecteur de jet à ressort armé à la main pour la mise en marche, et déclenché par un mécanisme centrifuge, mais si c'est pour de la vente, mieux vaut un déflecteur motorisé permettant un redémarrage automatique après coupure secteur.

couplage direct de la PMG au réseau, à mon avis il faut la surdimensionner

C'est plus une histoire de tension à vide aux bornes des bobinages qu'un problème de dimensionnement : si cette tension est inférieure à la tension du réseau, le PMG consomme du réactif, et si elle est supérieure il en produit trop...

Pour l'asynchrone à cette vitesse je ne sais pas

Si la turbine doit injecter sur le secteur, le plus simple et de loin est la génératrice asynchrone ! Pas de synchrocoupleur, et probablement pas besoin de compensation de réactif pour un contrat de 36 kVA donc pas d'obligation de condensateurs (mais personnellement je trouve que c'est mieux de compenser, et de préférence juste à coté du générateur)

Bonne journée

dB-)

Bonjour,
Merci pour tous ces calculs, je n'avais pas envisagé une roue si petite mais c'est vrai que ce serait avantageux sur bien des points.
La conduite a un DN compris entre 220 et 450 (car tuyau de récup, on a fait avec ce qu'on a trouvé) Le but est surtout de remplacer la turbine Banki actuelle qui est équipée d'un alternateur à charbons 1000RPM (et j'en ai plus que marre des bagues et des charbons...). Je souhaiterais aussi conserver la possibilité de tourner en ilotage d’où ma préférence pour un alternateur / PMG.

Le canal d’évacuation existe déjà et est trop étroit pour mettre une turbine à axe vertical de cette puissance. J'ai acheté des augets en plastique à un italien qui vends sur les sites de VPC (je pense que vous connaissez) pour un jet de 50. Reste l'injecteur, la flasque de roue et la carcasse à réaliser. On hésitait entre la solution 500 et 600RPM, la géné @600 RPM pourrait couter un poil moins cher mais le nombre d'augets est plus réduit (<24 de mémoire) . Ce dimensionnement a été pensé il y a longtemps, il faudra que je le regarde à nouveau pour voir ce qui est le plus pertinent mais ça semble tomber sur vos calculs pour ce qui étais prévu. C'est vrai que la solution 1500RPM débloquerait la problématique alternateur qu'on trouve partout à ces régimes. Idem pour la 1000RPM qui doit être est intéressante aussi.

Concernant l’arrêt d'urgence, le déflecteur est envisageable, mais dans l'idée initiale, les géné PMG que proposait Ticapix sont censées résister à 2x la vitesse nominale si je pars la dessus. Le problème est qu'il faut un contacteur qui tienne 3x la tension nominale (vis a vis du neutre ça nous fait 500V coté géné + 250V coté réseau soit 750V minimum pour chaque contact. J'ai des contacteurs qui tiennent 1000V donc ça devrait le faire.

Ce type d’arrêt d'urgence arriverait pas souvent car J'ai prévu de placer en // 36KW de ballast électriques pilotés en gradins afin de basculer du mode couplé au mode ilotage sans couper l'alim de la maison: dés que la protection de découplage va déclencher, les ballasts prendront le relais avec bascule en mode autonome, un synchro-coupleur entre le réseau et l'installation permettra ensuite de re-coupler au réseau en douceur sans rupture d'alim de la maison. Tout cela est difficile à mettre en œuvre avec un onduleur qui à mon avis ne gère pas la bascule entre ces deux modes de fonctionnement (D’où mon intérêt pour une PMG a coulage direct ou un alternateur, fusse t il qu'on arrive a en trouver un pour cette taille).

La je pense que je vous ai absolument tout dit sur les contraintes initiales du projet (enfin je ne vois rien d'autre si ce n'est des détails comme le changement de régime de neutre entre les modes de fonctionnement qu'il faudra gérer ou des subtilités de cet ordre mais normalement c'est faisable)

En tout cas merci beaucoup pour vos conseils. On va réfléchir a tout ça avec mon pere ce week end.
Cdlt,

Bonjour,

J'ai acheté des augets en plastique à un italien qui vends sur les sites de VPC (je pense que vous connaissez)

Tout à fait, je pense que vous parlez de ces pièces de turbines , très bon matériel qui tranche avec quantités de cochonneries qu'on trouve sur les sites de VPC (cuillères plastique bas de gamme, injecteurs rudimentaires, carters plastiques genre barquette de fraises, PMG ridicules et inadaptés, etc ...)

Matériels que j'utilise depuis 2013 environ pour les toutes petites turbines, avec aussi d'autres fournisseurs Européens, US ou Australiens.


Les pièces sont bien conçues et très bien réalisées (moulage de très bonne qualité), pour une petite Turgo j'avais vérifié au préalable que les cuillères tiendraient le choc et il n'y avait pas de soucis (vérification de RDM simple sous un logiciel de cAO, je n'ai évidemment pas fait de tests complets de vieillissement, fatigue, etc ... mais cette turbine tourne non stop depuis quelques années)


Pour des cuillères de 100 ou 140, vérifier avec le fournisseur que les cuillères composite conviennent pour cette chute, sinon passer en cuillère métal ( $$$ ...)

la solution 1500RPM débloquerait la problématique alternateur

C'est la sortie brute des logiciels de calculs, j'ai bien précisé que ça donne une roue très petite et qu'il faut vérifier qu'un éventuel engorgement ne fera pas perdre trop de rendement, il faut quand même évacuer 50 l/s ... d'où ma remarque sur le carter qui ne doit pas être trop petit, et en cône (Le fournisseur ci-dessus pourra vous conseiller)

résister à 2x la vitesse nominale

Il faut en effet anticiper l'emballement, soigner l'équilibrage du PMG et de la roue, et vérifier au préalable les fréquences de résonance de l'ensemble roue-arbre-générateur.

Sur une toute petite turbine que je viens de terminer pour de l'autoconsommation (photos quelques messages plus haut), le PMG triphasé comporte 3 bobines de 110 V, il "attaque" un redresseur triphasé puis directement un onduleur PV hybride sur-dimensionné (en puissance et tension d'entrée) avec une entrée DC reprenant la sortie du redresseur, une entrée secteur "aucazou", une gestion de batterie 24 Vdc (il faut évidemment des batteries spécifiques statiques et non celles en photo, juste utilisées pour les tests), et une sortie 220 V vers le logement.

La turbine travaillera à une vitesse variant de la vitesse nominale (à pleine charge) à la vitesse d'emballement (pour une charge nulle), évidemment le rendement varie aussi, mais ce n'est pas pire que de gérer un ballast, et un injecteur motorisé aurait été trop coûteux sur ce projet.



Ce petit onduleur hybride est très intéressant, la sortie 220 Vac est alimentée sans interruption lors du passage d'une source à l'autre : entrée PV, ou entrée secteur, ou entrée batterie ...

Autre réalisation en cours avec injection réseau pour vente sur abonnement 36 kVA : PMG de 30 kW, redresseur, onduleur réseau PV, à suivre ...

Bonne journée

dB-)

Bonsoir dB,
je reviens sur le sujet PMG. J'envisage, toujours pour mon projet de rouet qui est en cours de fabrication, d'installer un PMG a 24 poles entrainé directement. Je veux, autant que possible, réduire le bruit de l'ensemble. D'après mes calculs ce rouet devrait tourner à vide vers 160 tr/min. Mon idée est que je vais, de toutes façons redresser le courant produit puis le connecter sur le réseau avec un onduleur de photovoltaïque. Donc peu importe qu'il produise du 30 Hz ou meme moins. Je n'ai pas trouvé de fournisseur européen mais j'ai une proposition chinoise (QINGDAO GREEF NEW ENERGY EQUIPMENT CO.,LTD) pour un PMG produisant 5 kw à 160 tr/min. J'ai les données tension, puissance, rendement et couple pour différentes vitesses. J'hésite quand même vu tout ce que je lis sur le matériel chinois. Mais est ce que, de toutes façons, un PMG vendu en France n'est pas d'origine chinoise, ne serait ce que les aimants?

Bonjour globalement les prix proposés par Greef energy sont similaires a bcp de manufacturiers européens mais avec les soucis en plus ( garantie ça ce passe comment, délai de traitement, frais de retour a la charge de qui ? frais de douane? libération au port de Marseille ou autre sous quelles conditions? marquage CE absent et hop produit bloqué par exemple ) alors que une société allemande ou Europe de l 'Est au pire si ça va mal, on prend la voiture, une semaine de vacances, un jerrican d essence et quelques amis tchétchènes pas très causants et hop le problème est résolu.

Bonjour,

D'après mes calculs ce rouet devrait tourner à vide vers 160 tr/min

A vide (vitesse de rotation calculée en fonction de la hauteur d'eau au dessus de l'injecteur, du rayon primitif de la roue, et d'un coefficient propre à l'injecteur) le rouet ne produit aucune puissance. Grosso modo, la puissance maximale sera obtenue à la moitié de la vitesse à vide, donc ici 80 tr/min, vitesse plausible avec l'entraînement d'une meule

Un alternateur type PMG 50 Hz 24 pôles correspond à une vitesse de 250 tr/min, si vous l'entraînez à 80 tr/min vous obtiendrez en gros du 16 Hz, ce qui commence à poser des problèmes d'ondulation après redressement. La tension délivrée sera en gros 30% de la tension nominale, et la puissance de même si vous travaillez avec un onduleur programmé pour prendre un courant constant égal au courant nominal des bobinages (si c'est pour alimenter des résistances et non un onduleur, la puissance ne sera plus en gros que de 9 % ...)

J'ai les données tension, puissance, rendement et couple pour différentes vitesses

Mettez S.V.P. ces documents en ligne, ça peut intéresser des lecteurs du forum !

J'hésite quand même vu tout ce que je lis sur le matériel chinois

Je suis d'accord avec Avalone et javais écrit ici ce que j'en pense

Mais est ce que, de toutes façons, un PMG vendu en France n'est pas d'origine chinoise, ne serait ce que les aimants?

Oui, certains PMG vendus en France sont d'origine chinoise, mais personnellement je préfère ceux fabriqués en France ou en Europe. Même si les aimants et d'autres composants viennent de Chine, il y a un contrôle qualité sur les composants, une meilleure qualité d'usinage et d'assemblage, une responsabilité du fabricant, et une possibilité de recours.

Bonne journée

dB-)

Merci dB pour ces commentaires. Je met en ligne le document que j'ai reçu. J'ai aussi une proposition de matériel vendu en France et peut être aussi fabriqué en France. C'est un PMG 16 poles et il faudra alors rester sur un multiplicateur a courroies. Le fournisseur conseille une courroie plate car c'est l'extérieur du générateur qui tourne.

Bonjour,

la société A***TECH a été placée en liquidation judiciaire fin 2021 : promesses de production souvent optimistes et non tenues, plusieurs installations mal dimensionnées tournent à une vitesse anormale, multiplicateurs épicycloïdaux inadaptés, générateurs délivrant plus de chaleur que d'électricité, ...

Quelques clients et fournisseurs y ont probablement laissé des plumes et c'est bizarre, malgré la décision de justice, un site Web mentionnant la société est toujours actif..

Peu après la liquidation, une nouvelle société semblable dénommée A***UL a été créée : Errare humanum est, perseverare diabolicum !

Bonne journée

dB-)