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RÉSUMÉ
Cet article traite de la production d'électricité par les petites centrales hydrauliques. Il en existe de nombreuses (environ 1800 en France), mais la modernisation des composants permet de rentabiliser de nouveaux équipements ou de réhabiliter d'anciens pour améliorer leur rendement. L'engagement des pouvoirs publics, pour développer les énergies renouvelables redonne une opportunité à la petite hydroélectricité. Sur les torrents et sur les rivières, on peut équiper de petites unités de quelques kilowatts jusqu'à quelques milliers de kilowatts. L’article décrit le cursus d'une réalisation depuis l'étude de rentabilité jusqu'à l'exploitation avec des descriptions simples des types d'ouvrages et des matériels.
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Pierre Lavy : Ingénieur École Nationale Supérieure d’Ingénieurs en Électrotechnique de Grenoble - Ancien Directeur de filiale de petites centrales - Ancien Directeur Technique de l’Hydraulique d’EDF, Saint Denis, France
INTRODUCTION
L’énergie hydroélectrique est une composante essentielle des énergies renouvelables et de la réduction de l’effet de serre.
En France comme en Europe, les aménagements importants ont été construits dans les décennies passées. Leur exigence de forte capitalisation et leur longue durée de vie font que la « grande » hydraulique n’a plus de développement important en Europe. Cependant, elle demeure un élément fondamental pour la régulation et la stabilité des grands réseaux interconnectés, du fait de sa souplesse d’utilisation, de sa rapidité de réponse et de sa disponibilité. Ces qualités sont de plus en plus indispensables pour compenser l’irrégularité des productions éolienne et solaire.
Les réglementations nationales et européennes, favorisant le développement des énergies renouvelables, ont été mises en place pour diminuer les productions d’énergies polluantes ou accentuant l’effet de serre. La transition énergétique voulue par la COP 21 a fixé des objectifs ambitieux. Des politiques de prix ont été proposées aux industriels pour développer les énergies renouvelables, et la petite hydraulique reste la meilleure réponse aux enjeux de production écologique.
Dans les pays en développement, le rôle des petites centrales hydrauliques est plus important, dans la mesure où les réseaux sont moins puissants et la diversité des solutions hydrauliques permet des solutions locales et décentralisées de production.
Le lecteur intéressé sur le sujet pourra trouver des informations complémentaires en particulier sur les machines dans [D 3930], [D 4008] et [B 4407].
Les instances européennes appellent « petits aménagements hydroélectriques » ceux dont la puissance n’excède pas 12 MW (loi de février 2002).
En France, ce parc représente plus de 1 800 centrales, totalisant une puissance de 2 000 MW et un productible de 8 500 GWh.
Ces petits aménagements hydroélectriques, dont la plupart sont au fil de l’eau, ne jouent aucun rôle dans la gestion d’un grand réseau et, de ce fait, peuvent admettre des simplifications, tant au niveau de la conception (standardisation, simplification des circuits) que de l’exploitation, tout en assurant une sécurité publique maximale par rapport aux personnes et aux biens.
La conception des ouvrages et des matériels ne doit pas se limiter à une simple réduction homothétique de ceux des grosses centrales, mais doit répondre à des objectifs de :
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simplicité ;
-
grande fiabilité ;
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durée de vie égale à celle du titre administratif, en général de 30 ans.
La conception doit intégrer la nécessité d’une maintenance minimale et d’une périodicité rare. L’exploitation doit être simple et pouvoir être assurée par du personnel non spécialisé. Pour cela, la conduite et le fonctionnement sont entièrement automatiques avec des équipements fiables et sûrs, et des réglages optimisant la production.
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- Version archivée 1 de août 2004 par Pierre LAVY
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Conclusion
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6. Automatismes et conduite. Exploitation
Sur les petites centrales, les régulations de tension et vitesse se font à l’aide de régulateurs dont les prix sont devenus compétitifs avec le développement de l’électronique et de l’informatique. Leur mise en place peut se faire selon leur importance dans des modules communs ou des modules séparés.
Sur les très petites puissances, débitant sur un petit réseau isolé de puissance inférieure aux capacités de la centrale, les réglages peuvent se faire par absorption d’énergie, les charges locales étant éliminées quand la consommation augmente et ajoutées quand elle baisse.
6.1 Régulation de vitesse (RV)
La régulation de vitesse est en principe fournie par le turbinier, mais peut être intégrée à l’automate de conduite. Les petites centrales, raccordées à un réseau important, n’ont besoin que d’un régulateur qui pilote la vitesse avant couplage et l’ouverture du distributeur. Celles qui ont une importance sur le pilotage de la fréquence d’un petit réseau isolé ont besoin d’une régulation en fonction de la fréquence.
Le réglage de l’ouverture des écoulements doit se faire en prenant en compte l’interaction entre les phénomènes mécaniques sur la machine et hydrauliques sur les adductions. En particulier, lors d’un arrêt rapide sur défaut, un compromis doit être trouvé entre la surpression dans la conduite ou l’intumescence sur le canal d’amenée et la survitesse supportée par les parties tournantes. La prise de charge doit aussi prendre en compte la dépression sur les organes d’amenée.
La survitesse maximale lors d’un déclenchement à pleine charge dépend de l’inertie de la partie tournante et de la vitesse de fermeture de l’écoulement. En pratique, on admet 30 à 50 %.
HAUT DE PAGE6.2 Régulation de tension (RU)
Sur une génératrice asynchrone, la régulation de tension n’existe pas. Un système pilotant la connexion de condensateur en plus ou en moins est possible si nécessaire.
Sur les alternateurs synchrones, le système de régulation a pour but de régler la tension avant couplage et la fourniture de réactif après couplage. Sur un petit réseau isolé,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SHF-ADEME - Petits aménagements hydrauliques - : • Guide général pour la conception, la réalisation, la mise en service, l’-exploitation, le contrôle. • Guide pour l’intégration dans l’environnement. • Cahier des charges types et spécifications techniques aux équipements (1999) .
-
(2) - GINOCCHIO (R.) - L’énergie hydraulique. - Eyrolles (1978).
-
(3) - RANDRIAMAMONJY (M.) - Optimisation des équipements hydromécaniques d’une mini-centrale hydroélectrique. - Thèse INP – Grenoble (2000).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
• Les organisations professionnelles
L’ADEME : Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie
Donne tous les renseignements, des guides et conseils pour établir les dossiers.
France Hydro-Electricité : Syndicat des professionnels de l’hydroélectricité
66 rue de la Boètie – 75008 PARIS
Tel : 0156599124 fax : 0156599123 http://www.france-hydro-electricite.fr
FHE est membre de l’ESHA qui fédère les professionnels de l’hydroélectricité européenne. http://www.esha.be/
EAF (Électricité Autonome de France) : (syndicat de producteurs indépendants d’électricité) :
La Boursidière BP 48 – 92357 Le Plessis Robinson
Tél : 0146302828 Fax : 0146305263 [email protected]
Hydro21 : Association destinée à mieux faire connaître le potentiel de compétences de la région grenobloise en hydraulique et hydroélectricité.
82 Avenue Léon Blum BP 75 – 38 041 GRENOBLE Cedex –
FDMF : Fédération Des Moulins de France qui édite la Revue Le monde des moulins
304, rue Pelleport – 33800 BORDEAUX
Tél : 0556918850 – http://www.fdmf.fr
FFAM : Fédération Française des Amis des Moulins
36, rue de la chaudière – 91370 VERRIÈRES-LE-BUISSON.
Tel : 0143474347 fax : 0143474124 http://www.moulinsdefrance.org
SDMC Syndicat de Défense des Moulins
Daniel Farges, Moulin...
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