Comment reconnaître la qualité et la durabilité
Comme nous l'avons démontré, un système hydroélectrique est à la fois simple et complexe. Les principes de l'énergie hydraulique sont simples : tout repose sur la hauteur de chute et le débit. Cependant, une bonne conception exige des compétences pointues en ingénierie, et un fonctionnement fiable nécessite une construction soignée avec des composants de qualité.
Qu'est-ce qui caractérise un système de turbine de qualité ?
Imaginez un système de turbine en termes d'efficacité et de fiabilité. Dans un monde idéal, l'efficacité serait de 100 %. Toute l'énergie contenue dans l'eau serait transformée en rotation de l'arbre. Il n'y aurait aucune turbulence de l'air ou de l'eau, ni de résistance due aux paliers. La roue serait parfaitement équilibrée. Les signes de perte d'énergie – chaleur, vibrations et bruit – seraient absents. Bien sûr, la turbine idéale ne tomberait jamais en panne et ne nécessiterait aucun entretien.
Roue Pelton usinée avec précision
Des composants de qualité et un usinage précis font toute la différence en matière d'efficacité et de fiabilité des turbines.
Bien entendu, aucun système de turbine n'atteindra jamais ce degré de perfection. Toutefois, il est bon de garder ces objectifs à l'esprit, car une meilleure efficacité et une plus grande fiabilité se traduisent par une puissance accrue et un coût par watt inférieur. Voici quelques éléments à prendre en compte lors du choix d'un système de turbine :
Turbine Runner
La roue est le cœur de la turbine. C'est là que la force hydraulique est transformée en énergie de rotation qui actionne le générateur. Quel que soit le type de roue, ses aubes ou ses pales sont conçues pour capter un maximum d'énergie de l'eau. La courbure de chaque surface, avant et arrière, détermine la façon dont l'eau s'écoule jusqu'à sa chute. Il est important de noter que chaque roue fonctionne de manière optimale pour une hauteur de chute et un débit spécifiques. La roue doit donc être choisie en fonction des caractéristiques de votre site.
Privilégiez les turbines entièrement métalliques à surfaces lisses et polies afin d'éliminer les turbulences d'eau et d'air. Les turbines monoblocs, usinées avec précision, offrent généralement un fonctionnement plus efficace et fiable que celles assemblées par boulonnage. Les turbines en bronze manganèse conviennent parfaitement aux petits systèmes alimentés en eau claire et aux hauteurs de refoulement jusqu'à environ 150 mètres. Les turbines en acier inoxydable haute résistance sont idéales pour les systèmes plus importants ou en milieu abrasif. Toutes les turbines doivent être soigneusement équilibrées afin de minimiser les vibrations, un problème qui non seulement affecte l'efficacité, mais peut également causer des dommages à long terme.
Carter de turbine
Le carter de la turbine doit être robuste et de construction solide, car il supporte les forces de l'eau entrante ainsi que la puissance de l'arbre sortant. De plus, sa forme et ses dimensions influent considérablement sur son rendement. Prenons l'exemple d'une turbine Pelton. Turbine à impulsion, elle est entraînée par un ou plusieurs jets d'eau, mais tourne dans l'air. Cela signifie que les forces hydrodynamiques et aérodynamiques doivent être prises en compte lors de la conception du carter. Ce dernier doit minimiser la résistance due aux éclaboussures et aux projections d'eau, évacuer les eaux de fuite de manière fluide, tout en étant dimensionné et façonné correctement afin de minimiser les pertes dues aux turbulences de l'air. De même, les carters des turbines à haut débit, comme les turbines Crossflow et Francis, doivent être conçus avec précision pour canaliser de grands volumes d'eau à travers la turbine sans créer de zones de turbulence.
Recherchez un boîtier aux soudures lisses, parfaitement adapté au canal d'amenée prévu à votre installation. N'oubliez pas que la force de l'eau et le canal généreront un couple important ; le matériau du boîtier et tous les raccords doivent donc être robustes. Les surfaces de contact, telles que les brides de tuyauterie et les trappes d'accès, doivent être usinées à plat et parfaitement étanches. L'eau favorisant la rouille et la corrosion, assurez-vous que toutes les surfaces exposées soient protégées par une peinture époxy ou un revêtement en poudre de haute qualité. Toute la visserie doit être en acier inoxydable.
Autres considérations relatives aux turbines
Toutes les surfaces en contact avec l'eau peuvent influer sur le rendement, de la prise d'eau à la canalisation d'évacuation des eaux usées de la centrale hydroélectrique. Privilégiez les surfaces lisses, sans angles vifs. Les buses et les aubes de régulation de débit doivent être usinées avec précision, sans ondulations ni creux apparents.
L'efficacité est importante, mais la durabilité et la fiabilité le sont tout autant. Votre centrale hydroélectrique doit fournir une énergie propre et continue. La qualité des composants – et de leur installation – peut avoir un impact considérable sur votre qualité de vie pour les années à venir.
Recherchez une qualité d'exécution irréprochable dans la conception et la fabrication des systèmes d'étanchéité, le matériau et l'usinage de l'arbre, ainsi que dans tous les composants associés. Portez une attention particulière au choix et au montage des roulements ; ils doivent tourner sans à-coups, sans grincements ni blocages.
Fournisseur de turbines
En matière de fournisseurs, rien ne remplace l'expérience. Si les principes de l'hydroélectricité peuvent être maîtrisés théoriquement, seule l'expérience pratique permet d'appréhender les avantages et les difficultés liés au détournement de l'eau d'un cours d'eau, à sa mise sous pression et à son passage à travers une turbine. Un fournisseur de turbines possédant une longue expérience de terrain vous sera d'une aide précieuse lors de la conception et de la construction de votre centrale hydroélectrique.
Recherchez un fournisseur expérimenté, spécialisé dans la taille et le type de système hydroélectrique que vous envisagez de construire. Un bon fournisseur vous accompagnera, dès la prise de mesures de la hauteur de chute et du débit, afin de déterminer le diamètre de la conduite, la hauteur de chute nette, le débit nominal, les spécifications de la turbine, le système d'entraînement, le générateur et le système de gestion de la charge. Vous devez pouvoir compter sur votre fournisseur pour vous conseiller sur l'optimisation du rendement et de la fiabilité, en tenant compte notamment de leur impact sur le rapport coût-performance.
Un bon fournisseur de turbines est votre partenaire et devrait avoir à cœur votre réussite. Après tout, un client satisfait est un atout précieux pour votre entreprise.
Date de publication : 24 mai 2021
