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COURS - Turbines hydrauliques

Turbines hydrauliques
Petites centrales hydrauliques

Turbines hydrauliques


De l’électricité grâce aux petites centrales hydrauliques –

une énergie propre qui préserve l’environnement !
Il existe en Suisse un potentiel important dans le domaine des

petites centrales hydrauliques qui pourrait s’avérer financièrement intéressant pour de nombreuses communes, collectivités et industries.

Ce mode de production a malheureusement été négligé ces dernières décennies, la priorité ayant été donnée aux grandes centrales au fil de l’eau ou à accumulation dans les Alpes.

Par le Programme d’action énergies renouvelables (PACER) de l’Office fédéral des questions conjoncturelles, la Confédération a décidé d’intervenir pour inciter les propriétaires de droits d’eau, communes, administrations cantonales, ingénieurs, industriels et entrepreneurs à s’intéresser à cette forme de production d’énergie et à réaliser des installations. L’objectif est la promotion des technologies éprouvées des petites centrales hydrauliques (PCH) par une information objective et complète sur le sujet ainsi que la formation d’ingénieurs et de techniciens. La brochure « Turbines hydrauliques » fait partie d’un ensemble de quatre publications techniques concernant la conception et la réalisation de petites centrales hydrauliques :

• «Turbines hydrauliques»

• «Générateurs et installations électriques»

• «Régulation et sécurité d’exploitation»

• «Le choix, le dimensionnement et les essais de réception d’une miniturbine»
Conçue comme document et en même temps comme outil pratique, elle est destinée à aider les ingénieurs et techniciens non spécialisés qui sont concernés, dans le cadre de leur activité professionnelle, par la conception et la réalisation d’une petite centrale 
hydraulique.
Elle présente les turbines hydrauliques du point de vue du technicien chargé de leur sélection, de leur acquisition et de leur intégration dans un site donné, sans entrer dans des considérations théoriques complexes. Elle contient les renseignements suivants :
– paramètres et caractéristiques d’une petite centrale hydraulique utiles pour le choix de la machine et son implantation ;
– paramètres communs à tous les types de turbines hydrauliques ;
– types de turbines, paramètres et caractéristiques : turbines à action (Pelton, Crossflow), turbines à réaction (Francis, Kaplan, pompes inversées) ;
– points à considérer lors d’un appel d’offres et la rédaction d’un 
cahier des charges (fonctionnement nominal, d’emballement, implantation, cavitation, matériaux, détails constructifs, etc.).


SOMMAIRE
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Introduction

1. Paramètres communs à tous les types de turbines


1.1 Composants, profil en long et ligne d’énergie d’une petite centrale hydraulique  

1.2 Puissance hydraulique d’une turbine  

1.3 Couple, vitesse de rotation, puissance mécanique et rendement d’une turbine  

1.4 Conditions d’exploitation d’une turbine dans une petite centrale hydraulique  

1.5 Courbes caractéristiques d’une turbine  

1.5.1 Essais sur modèles réduits  

1.5.2 Courbes caractéristiques à vitesse constante  
1.5.3 Courbes caractéristiques à vitesse variable  
1.6 Lois de similitude  
1.6.1 Changement des caractéristiques de fonctionnement d’une turbine donnée  
1.6.2 Changement des caractéristiques et de la taille d’une turbine  
1.6.3 Paramètres unitaires et adimensionnels  
1.7 Classification des turbines – Vitesse spécifique  
1.8 Résumé des types principaux de turbines et de leur domaine d’application  

2. Turbines à action

2.1 Principe de fonctionnement  
2.2 Turbine Pelton  
2.3 Turbine Crossflow  

3. Turbines à réaction

3.1 Principe de fonctionnement  
3.2 Implantation d'une turbine à réaction Hauteur d'aspiration et cavitation  
3.2.1 Hauteur d'aspiration  
3.2.2 Hauteur d'aspiration et cavitation  
3.2.3 Torche de vapeur  
3.2.4 Calcul de la hauteur d'aspiration limite d'une turbine à réaction  
3.3 Vitesse et débit d'emballement d'une turbine à réaction  
3.4 Turbine Francis  
3.5 Pompe inversée  
3.6 Turbines hélice et Kaplan  

4. Sélection d'une turbine et appel d'offres

4.1 Sélection d’un ou plusieurs types de turbines  
4.1.1 Chute brute et chute nette en fonction du débit  
4.1.2 Courbe des rendements des turbines en fonction du débit  
4.1.3 Vitesse de rotation du groupe turbine-générateur  
4.1.4 Implantation de la turbine  
4.1.5 Disposition du groupe  
4.1.6 Marche à suivre pour sélection préliminaire  
4.2 Appel d’offres préliminaires  
4.2.1 Procédure proposée pour un appel d’offres  
4.2.2 Demande d’offres budgétaires  
4.3 Cahier des charges pour appel d’offres  

5. Etude de cas Sélection de turbines hydrauliques dans le cadre d’avant-projets

5.1 Turbinage du débit d’attrait d’une passe à poissons  
5.1.1 Description du projet  
5.1.2 Données du projet  
5.1.3 But de l’étude de cas  
5.1.4 Sélection et caractéristiques de la turbine  
5.2 Turbinage de l’eau potable entre deux réservoirs  
5.2.1 Description du projet  
5.2.2 Données du projet  
5.2.3 But de l’étude de cas  
5.2.4 Sélection et caractéristiques de la turbine  
5.3 Microcentrale hydroélectrique au fil de l’eau avec une chute moyenne  
5.3.1 Description du projet  
5.3.2 Données  
5.3.3 But de l’étude de cas  
5.3.4 Détermination de la chute nette  
5.3.5 Sélection et caractéristiques de la turbine  
5.4 Installation à basse chute  
5.4.1 Description du projet  
5.4.2 Données  
5.4.3 But de l’étude de cas  
5.4.4 Sélection et caractéristiques de la turbine  
Bibliographie


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Ditulis oleh: younes younes - dimanche 26 août 2012

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