TURBINE OU ROUE ?


Les roues de moulin ont des diamètres qui sont du même ordre de grandeur que celui de la chute
Les roues ont ou surtout avaient de grandes dimensions pour des puissances relativement faibles
Sans la découvert des turbines le développement à grande échelle de l'énergie hydraulique eut été impossible
Dans les roues de moulin , les écoulements se font à l'air libre , comme dans un canal ou une rivière.

La notion  d'eau sous pression comme dans les  conduites est à l'origine des turbines . Dans ces dernières , sauf dans les roues du genre Pelton , l'eau n'est jamais à la pression atmosphérique . Il y aune pression à l'entrée de la roue , et une autre qui est souvent une dépression à la sortie de la roue.

Le fait de mettre l'eau en pression nous libère largement pour la géométrie de la roue , même si la détermination du tracé des aubes n'est pas simple. On n'est plus obligé d'injecter l'eau en un seul point de la roue , mais l'eau peut entrer dans la roue sur toutes les aubes à la fois , guidée par un distributeur . Celles ci ont un bord d'entée et un bord de sortie.

La disposition de la chute équipée va se modifier ; dans le cas d'une basse chute  nous pourrons avoir une roue immergée ; sinon il faut avoir recours à des conduites forcées pour amener l'eau à la turbine .

Le problème de la roue est d'avoir une admission limitée à une seule aube , même dans la roue de poitrine où on pourrait croire que plusieurs aubes sont simultanément actives mais il n'en est rien.
Pour aborder la question des turbines il faut ajouter aux notions déjà vues de hauteur et de vitesse celle de pression que nous connaissons tous cependant : pression de l'eau dans les conduites urbaines; pression en cas de plongée dabs la mer ; etc.. ; etc...

Pour le moment nous laisserons de coté les machines actionnées par la seule énergie cinétique de l'eau , c.a.d. en pratique les turbines de type Pelton

Ce qui est important est de connaître les relations entre ces 3 paramètres.
Pour cela nous examinerons l'équation de Bernoulli

En fait cette équation suppose qu'il n'y a pas de perte de  charge , donc pas de perte d'énergie ; notre but est différent ; récupérer le maximum d'énergie après avoir fait passer l'eau dans une machine qui va modifier utilement les paramètres Pression, Hauteur, Vitesse ,de telle manière qu'à une énergie maximale à l'entrée corresponde une énergie à la sortie aussi faible que possible.
La hauteur jouera généralement un rôle peu important : l'entrée de la machine et sa sortie sont souvent , pas toujours , à des hauteurs voisines.
La vitesse ne peut être nulle à la sortie car il faut garder un peu de vitesse pour que l'eau puisse rejoindre le canal de fuite . On s'efforcera cependant d'avoir une vitesse faible.
La pression va jouer un rôle essentiel :grande à l'entrée , faible ou même négative (dépression) à la sortie .
Il nous faut dons chercher la machine qui assurera ce traitement
comme nous cherchons un mouvement de rotation , notre machine aura une structure globalement cylindrique
Le théorème de Bernoulli sera applicable sauf à soustraire les pertes de charge singulières (coudes , changements de section , grandes longueurs , ....):
    Du point de départ (niveau d'eau supérieur) au point de sortie de la partie fixe     constituant l'organe ou les organes d' entrée
    Du point de sortie de la partie tournante jusqu'au niveau d'eau le plus bas    
    (canal de fuite).

A l'intérieur de la partie tournante nous ne savons pas encore ce qui peut se passer , sauf que nous en espérons une récupération d'énergie maximale.
Nous verrons que les inventeurs ont peiné pour aboutir aux techniques actuelles.....

La roue est elle encore une solution valable ?

Pour de petites puissances et si on veut réduire les frais d'installation on peut encore penser à une roue .

Pour les petites puissances la turbine n'est pas sans poser des problèmes d'entretien ; elle peut facilement s'obstruer et son entretien est couteaux s'il faut remplacer des pièces.
Vu sous cet angle , la roue aurait encore un avenir.

En matière de faibles chutes , un exemple allemand est probant puisque trois fabricants commercialisent actuellement des roues à aubes munies d'un système de production d'électricité (multiplicateur, génératrice et armoire électrique). La simplicité du système permet de l'intégrer à la plupart des basses chutes sans travaux lourds, contrairement aux turbines. L'électricité, produite à la tension voulue, peut ainsi être réinjectée sur le réseau d'électricité ou être consommée sur place. 

UN  TOURNIQUET


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