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Section 2
L’HISTOIRE DE L’ENERGIE HYDRAULIQUE
L’énergie hydraulique a été utilisée depuis l’antiquité, les grecs sont les premiers qui avaient utilisé cette énergie Pour transformer grain en farine.
Dans les années 1700, l’hydroélectricité était largement utilisée pour le fraisage du bois d’ ouvre et du grain et pour le pompage de l’eau d’irrigation.
Appleton, Wisconsin est devenu la premiére centrale hydroélectrique opérationnelle aux lesÉtats-Unis, en 1882, produisant 12,5 kilowatts (kW) de puissance
L’hydroélectricité fournirait éventuellement à certains pays, y compris la Norvége, la République démocratique du Congo, le Paraguay et le Brésil, avec plus de 85% de leur électricité.
Avantages de l’hydroélectricité
– Énergie renouvelable.
– Rejet infime de dioxyde de carbone.
– Débit d’eau (et donc d’électricité) contrôlable.
– Production élevée d’électricité possible.
– Faible coût d’exploitation.
Désavantages de l’hydroélectricité
– Centrale constructible uniquement sur un cours d’eau Le permettant.
– Dégâts environnementaux.
– Frais de construction importants.
– Délai de mise en exploitation long
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Section 3
LES DIFFÉRENTS TYPES DES CENTRALES HYDRAULIQUES
Les centrales hydrauliques utilisent la force de l’eau en mouvement, autrement dit l’énergie hydraulique des courants ou des chutes d’eau(fleuves, rivières, lacs, mers), pour la transformer en énergie électrique.
Il existe 2 sortes de centrales hydrauliques :
Les centrales au fil de l’eau qui utilisent la force du courant : elles turbinent en continu l’eau descendant des rivières.
Les centrales à accumulation :l’eau est stockée dans un lac retenu par un barrage. Lorsqu il y a un besoin en électricité,on ouvre les vannes. Grâce à une différence de hauteur, l’eau s’ecoule et est conduite à travers à une turbine. Cette méthode permet d’ajuster la production électrique à la demande des consommateurs. On peut y ajouter la STEP (Station de transfert d’énergie par Pompage), qui n’est pas une centrale hydraulique de production à proprement dit.
La STEP est un des rares moyens de stocker l’électricité en quantité importante.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES CENTRALES HYDRAULIQUES :
L’eau accumulée dans les barrages ou des rivées par les prises d’eau, constitue
une énergie potentielle disponible pour entraîner en rotation la turbine
d’une génératrice. l’énergie hydraulique se transforme alors en énergie mécanique.
Cette turbine accouplée mécaniquement à un alternateur l’entraîne en
rotation afin de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique.
La puissance disponible résulte de la conjonction de deux facteurs :
Hauteur de la chute.
Débit de la chute.
D’après les formule suivent La formule pratique P = Q.h . g ; ou P =Q * h * 10
P :puissance en (kw)
Q :débit d’eau en (m3=s)
h :hauteur de chute en(m)
g :gravite terrestre (m=s2)
La STEP utilise l’électricité en surplus produite par d’autres centrales, pour remonter par pompage l’eau d’un bassin inférieur vers un bassin supérieur. l’eau ainsi stockée en hauteur peut être redescendue pour faire tourner une turbine, et convertir lénergie potentielle gravitationnelle de l’eau en électricité, au moment désiré.
Toutefois, les STEP consomment un peu plus d’électricité pour le pompage qu elles n’en restituent en mode production. La perte d’électricité lors de ce transfert est d’environ.
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Section 4
CLASSEMENT DES CENTRALES HYDRAULIQUES PAR HAUTEUR DE CHUTE
Centrales de hautes chutes
La hauteur de chute est supérieure à 200m. Il šagit de centrale située en montagne (Fort dénivelé sur de courtes distances). L’eau est retenue par des barrages et est évacuée par des conduites forcées vers la turbine. L’unité de production est éloignée du barrage. Groupe turbine alternateur : La turbine est de type PELTON. lalternateur est en prolongement de la turbine, sa vitesse est donc celle de la turbine (solidarité mécanique). l’alternateur est couplé sur le réseau 5O Hz avec d’autres alternateurs ; il est donc nécessaire d’adapter constamment la vitesse de rotation de telle façon que la fréquence des FEM induites soit 5OHz.
Centrales de moyennes chutes
La hauteur de chute est comprise entre 30m et 200m. L’unité de production est à Proximité de la retenue. Groupe turbine alternateur : La turbine est de type FRANCIS. Le groupe turbine-alternateur est disposé sur un axe vertical.
Centrales de basses chutes
Centrales de basses chutes : La hauteur de chute est inférieure à 30m. On les appelle aussi centrale au fil de l’eau. Elles sont caractérisées par une hauteur trés faible et un trés fort débit. Groupe turbine alternateur : La turbine est de type KAPLAN. Le groupe turbine-alternateur est disposé sur un axe vertical.
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Section 5
Les différents types de barrages:
Parmi les barrages en béton ou en maçonnerie, on trouve principalement 3 catégories :
– les barrages-poids
– les barrages-voûtes
– les barrages à contreforts
Les barrages-poids
C’est un barrage béton. Il possède un profil triangulaire. La stabilité du barrage-poids sous l’effet de la poussée de l’eau est assurée par le poids du matériau. Ce type de barrage convient bien pour des vallées larges ayant une fondation rocheuse.
Les barrages-voûtes
Il est généralement en béton dont la forme courbe permet un report des efforts de poussée de l’eau sur les rives rocheuses de la vallée.
Ce type de barrage convient bien lorsque la topographie permet de fermer la vallée par une forme arquée de longueur réduite.
Les barrages à contreforts
Il est constitué d’une : une série de murs parallèles, généralement de forme triangulaire, plus ou moins épais et plus ou moins espacés (les contreforts). une bouchure entre les contreforts transmettant à ceuxci la poussée de l’eau. Il est bien adapté aux vallées larges avec une fondation rocheuse de bonne qualité.
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Section 6
Les différents types de turbine
il ya 3 types de turbine
Turbine KAPLAN
Les turbines Kaplan et hélices sont les plus appropriées pour le turbinage des faibles chutes (moins de 10 m) et des débits importants (300 à 10 000 m3=s). Elles se caractérisent par leur roue qui est similaire à une hélice de bateau dont les pales sont réglables en marche (Kaplan) ou fixes (hélices). L’eau est dirigée vers le centre de la roue par un distributeur orientable ou fixe. Ces turbines dont la vitesse de rotation est faible présente l’avantage d’avoir de très bons rendements.
turbine PELTON
La turbine Pelton est utilisée pour des hautes chutes (100 à 500 m) et des faibles débits (20 à 1 000 m3=s).
Elle est équipée d’augets en forme de cuillère qui sont placées autour de la roue et reçoivent l’eau par l’intermédiaire d’un ou plusieurs injecteurs. Sa vitesse de rotation est comprise entre 500 et 1 500 tr=min.
Turbine FRANCIS
La turbine Francis est généralement utilisée pour des moyennes chutes (10 à 100 m) et des débits moyens (100 à 6 000m3=s).L’eau rentre à la périphérie de la roue et ressort sur le côté. Elle a de bons rendements et sa vitesse de rotation est rapide (jusqu’à 1 000 tr=min). Elle est généralement utilisée lorsque le débit à disposition varie faiblement au cours du temps.
