Le Réveil des Moulins

La chute peut être définie par deux hauteurs : Hauteur de chute Brute (Hb) et hauteur de chute nette (Hn).

La hauteur de chute brute (Hb) est la différence d’altitude, lorsque le moteur hydraulique ne fonctionne pas, entre le niveau d’eau amont et le niveau d’eau aval du canal de fuite autour du diffuseur.

La hauteur de chute nette (Hn) est la différence d’altitude restante, lorsque le moteur hydraulique fonctionne, entre le niveau d’eau amont à l’entrée du moteur hydraulique et le niveau d’eau aval autour du diffuseur. Cette diminution de la hauteur de chute (ou perte de charge) est provoquée :

• A l’amont : Par la mise en vitesse de l’eau dans le canal d’amenée, à l’abaissement de la lame d’eau sur le déversoir ou la crête du barrage, et parfois dans la traversée de la grille d’entrée si cette dernière n’est pas bien adaptée.
• A l’aval : Par l’augmentation autour du diffuseur du niveau de l’eau dans le canal de fuite.

Si ces pertes de charge ont une incidence minime pour les hautes chutes (non pris en compte la conduite forcée) elles deviennent sérieuses pour les basses chutes.

Pour une microcentrale prenons comme exemple une turbine calculée pour débiter 9,500 m3/s sous 3,50 mètres de chute nette. Avec un rendement de 85% cette turbine développera :

9,500 x 3,5 x 9,81 x 0,85 = 277 kW

Admettons que : rendement multiplicateur 90% multiplié par rendement générateur 90% = 81%. Puissance à la sortie du générateur :

277 x 0,81 = 224 kW

Supposons que cette même turbine soit installée sous une hauteur de chute brute de 3,50 mètres et que lors de son fonctionnement au débit maximum le niveau amont diminue de 0,15 m et le niveau aval augmente de 0,50 m. Il nous reste donc comme hauteur de chute nette :

3,50 - (0,15 + 0,50) = 2,85 m

Alors :

Débit de la turbine sous 2,85 Hn :

Q = 9,500*sqr( 2,85) /sqr(3,50) = 8,575 m3/s

Puissance développée de la turbine

8,575 x 2,85 x 9,81 x 0,85 = 203 kW

A la sortie du générateur

203 x 0,81 = 164 kW

Soit une différence de

224 - 164 = 60 kW

Même avec une perte de charge de 0,20 m soit 3,30 m de chute nette la puissance à la sortie du générateur est de 205 kW soit une perte de puissance :

224 - 205 = 19 kW

Maintenant comparons avec une microcentrale installée sous 90 mètres de chute nette et développant 224 kW à la sortie du générateur. Si nous retranchons 0,65 m à la chute il restera 90,00 - 0,65 = 89,35 m de chute nette. Avec cette nouvelle hauteur de chute la puissance à la sortie du générateur sera :

224*( 89,351,5) /901,5 = 221 kW

Soit seulement 224 - 221 = 3 kilowatts de perte au lieu de 60 kilowatts pour l’installation en basse chute citée ci-dessus.

Nous constatons qu’une variation de la hauteur de chute nette a une grande influence sur la puissance des turbines installées en basses chutes.

En haute chute la turbine étant accouplée directement au générateur la puissance est augmentée par l’absence du multiplicateur et les 221 kW deviennent :

221/ 0,90 = 245 kW

Comme il a été mentionné plus haut, en hautes chutes il faut tenir compte aussi des pertes de charge dans la conduite forcée dues à sa longueur, son diamètre, coudes, la rugosité de sa paroi et à la vitesse d’écoulement.

USSEL. M.