L'hydroélectricité demeure l'une des sources d'énergie renouvelable les plus durables et les plus répandues au monde. Parmi les différentes technologies de turbines, la turbine Kaplan est particulièrement adaptée aux applications à faible chute et à fort débit. Une variante spécialisée de cette conception, la turbine Kaplan de type S, a attiré l'attention pour sa structure compacte et son rendement élevé dans les centrales hydroélectriques de petite et moyenne taille.
Qu'est-ce qu'une turbine Kaplan de type S ?
La turbine Kaplan de type S est une variante à axe horizontal de la turbine Kaplan traditionnelle. Son nom vient de son passage d'eau en forme de S, qui redirige le flux horizontal à travers un carter à volutes vers la roue de turbine, puis vers l'aspirateur. Cette forme en S permet une conception compacte nécessitant moins de travaux de génie civil que les installations à axe vertical.
La turbine Kaplan est une turbine à hélice dotée de pales réglables et de vannes à portillon. Cette caractéristique lui permet de maintenir un rendement élevé dans une large gamme de débits et de niveaux d'eau, ce qui la rend idéale pour les rivières et les canaux à débit variable.
Conception et fonctionnement
Dans une centrale à turbine Kaplan de type S, l'eau pénètre horizontalement dans la turbine et traverse des aubes directrices réglables (vannes) qui dirigent le flux vers la roue. Les pales de la roue, également réglables, sont optimisées en temps réel pour s'adapter aux variations des conditions hydrologiques. Ce double réglage, appelé système de « double régulation », maximise le rendement.
Le générateur est généralement logé dans un carter de type bulbe ou fosse, situé sur le même axe horizontal que la turbine. Cette conception intégrée rend l'ensemble compact, plus facile à entretenir et adapté aux installations peu profondes.
Avantages des turbines Kaplan de type S
Haute efficacité dans les sites à faible hauteur de chute : Idéal pour les hauteurs de chute comprises entre 2 et 20 mètres et les débits élevés, ce qui le rend adapté aux rivières, aux canaux d'irrigation et aux applications au fil de l'eau.
Conception compacte : l'orientation horizontale et les travaux de génie civil minimes réduisent les coûts d'installation et l'impact environnemental.
Fonctionnement flexible : capable de fonctionner efficacement dans des conditions de débit variables grâce à des aubes de guidage et des aubes directrices réglables.
Faible entretien : la disposition horizontale permet un accès plus facile aux pièces mécaniques, réduisant ainsi le temps et les coûts de maintenance.
Respectueux de l'environnement : Souvent utilisé dans les conceptions respectueuses des poissons et équipé de fonctionnalités qui minimisent les perturbations écologiques.
Applications et exemples
Les turbines Kaplan de type S sont largement utilisées dans les projets hydroélectriques de petite et moyenne envergure, notamment en Europe et en Asie. Elles sont particulièrement appréciées pour la rénovation d'anciens moulins et barrages, ou pour la construction de nouvelles centrales au fil de l'eau. De nombreux fabricants, dont Voith, Andritz et GE Renewable Energy, produisent des unités Kaplan modulaires de type S adaptées aux différentes conditions de site.
Conclusion
La centrale hydroélectrique à turbine Kaplan de type S constitue une solution innovante et performante pour la production d'électricité à basse chute. Grâce à sa conception adaptable, sa compatibilité environnementale et son installation économique, elle joue un rôle crucial dans la transition mondiale vers des énergies propres et renouvelables.
Date de publication : 29 avril 2025
