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RÉSUMÉ
Les petites centrales hydrauliques, à faible puissance, sont très différentes des grandes centrales gérées par EDF. Héritières des premiers générateurs d'énergie renouvelable, elles sont souvent implantées à la place d'usine ou de moulins utilisant la force de l'eau. Et elles sont très nombreuses, ce qui pose une problématique de gestion. Cet article expose les différents types de centrales hydrauliques et leur mode d'exploitation.
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Sylvain PERRIN : Agrégé de génie électriqueIUT de Saint-Dié-des-Vosges , département GEII
INTRODUCTION
Les petites centrales hydrauliques (PCH), de par leur faible puissance, leur localisation au fil de l’eau, leur mode d’exploitation décentralisé, leur connexion au réseau BT ou MT, présentent des différences notables par rapport aux grandes installations gérées par EDF. Bien souvent, elles ont été implantées en lieu et place d’usines ou de moulins utilisant la force de l’eau. De ce fait, elles sont les héritières des premiers dispositifs exploitant cette source d’énergie renouvelable. Enfin, leur grand nombre les classe parmi les sources d’énergie dispersées dont la problématique de gestion constitue un sujet d’actualité important.
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3. Implantations du génie civil
L’implantation d’une turbine dépend du site, de la nécessité d’intégration dans le paysage, de la hauteur de chute et du type de turbine.
Les groupes bulbes sont bien adaptés pour les basses chutes avec des problèmes d’intégration. Des progrès ont été effectués sur les volumes ainsi que sur les nuisances sonores.
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Les deux exemples de la figure 21 montrent l’implantation d’une turbine Francis. L’implantation à axe vertical et hauteur de sortie négative (figure 21 a ) nécessite un batardeau en sortie pour une intervention dans la turbine (par exemple, pour un nettoyage).
Les turbines à axe vertical permettent souvent d’obtenir un groupe turbine réducteur générateur monobloc, ce qui est moins contraignant au moment de l’installation. Il ne nécessite pas d’alignement des parties tournantes sur site.
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Il existe de nombreuses solutions pour implanter les turbines Kaplan qui dépendent de la hauteur de chute et de la disposition du site. On citera les principales :
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en bâches spirales (figure 22 b ) ;
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en chambre d’eau ;
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en S (figure 22 c ) ;
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en coude (figure 22 d ) ;
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en siphon (figure 24).
La figure 22 a représente une turbine puits à axe horizontal pour les grands débits et les faibles chutes de 2 à 12 m. La figure 22 b représente une turbine Kaplan économique à bâche fronto-spirale à distributeur fixe pour des hauteurs de 2 à 12 m.
Les turbines en S (figure 22 c ) peuvent être implantées avec un coude vertical, horizontal ou incliné pour des hauteurs de 6 à 30 m.
Les turbines en siphon (figure 23) nécessitent un génie civil limité. Dans certains cas, l’amorçage s’effectue à l’aide d’une pompe à vide qui aspire dans la partie supérieure du coude.
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Une turbine Pelton à cinq...
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Implantations du génie civil
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GINOCCHIO (R.) - L’Énergie hydraulique - . Eyrolles (1978).
-
(2) - Énergie pour l’avenir : les sources d’énergie renouvelables. Livre blanc établissant une stratégie et un plan d’action communautaires - . Commission européenne (1997). http://europa.eu.int/scadplus/leg/fr/lvb/l27023.htmhttp://www.apcede.com/data/livre_blanc_enr.pdf
-
(3) - COCHET (Y.) - Stratégie et moyens de développement de l’efficacité énergétique et des sources d’énergie renouvelables en France : rapport au Premier ministre - . La documentation française (2000). http://www.ladocumentationfrancaise.fr/brp/notices/014000086.shtml
-
(4) - VIVIER (L.) - Turbines hydrauliques et leur régulation - . Albin Michel (1965).
-
(5) - MONITION (L.), LE NIR (M.), ROUX (J.) - Les microcentrales hydroélectriques - . Masson (1981).
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ANNEXES
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Situation actuelle
En 2000, environ 1 700 producteurs autonomes privés ont produit 7 TWh, soit 1,5 % de la production électrique française ou 2 % de la consommation nationale et 10 % de la production hydraulique française. Pour mémoire, la consommation française pour l’année 2000 a atteint 424 TWh. EDF exploite 550 sites d’une puissance comprise entre 100 kW et 1 800 MW. Le tableau 1 et la figure 1 permettent de situer la part de la production des PCH en France ainsi que l’évolution globale de la production d’électricité hydraulique.
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Évolution
Le Livre blanc sur les énergies renouvelables (1997) prévoit pour 2010 une augmentation de la production d’électricité par les énergies renouvelables de 6 % actuellement à 12 %. Cette augmentation de 6 % devra provenir de l’énergie éolienne, de la petite hydraulique, de la biomasse et de l’énergie photovoltaïque. Le rapport Cochet (2000) préconise les mesures suivantes pour la petite hydraulique :
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