Forum de la petite hydroélectricité

Bonjour,

méfiez-vous des commerciaux qui vendent (je dirais plutôt qui "cherchent à fourguer" !) tel ou tel matériel (comme un alternateur) sans avoir une vue d'ensemble du problème, ni une bonne connaissance de la petite hydroélectricité ...

Je pense à un cas récent où un commercial M......e a vendu à un "installateur" inexpérimenté un alternateur totalement inadapté au contexte ... Bilan, le client final se retrouve avec une installation dangereuse et inutilisable et m'a contacté : ledit commercial ne répond pas à mes courriels, l'installateur est dans les choux ... il faut reprendre toute l'installation à zéro, avec un nouveau PMG et une reprise complète du coffret de "régulation" (qui ne régulait rien du tout) ...

Pour votre projet, il faut comprendre les points suivants :

- on peut régler la puissance délivrée par une turbine en jouant sur sa commande de vannage, mais c'est un réglage assez lent (plusieurs secondes)
- la turbine donne toute sa puissance uniquement vers sa vitesse nominale
- si elle n'est pas "chargée" (= freinée par l'entraînement du générateur qui débite sur une charge), elle accélère et tend à atteindre une vitesse double (sa vitesse à vide)
- le plus simple est de se connecter au réseau avec une génératrice asynchrone, ainsi le réseau fait office de régulateur de vitesse
- si vous voulez travailler hors réseau, mieux vaut utiliser un alternateur (PMG ou bobiné) qu'une génératrice avec condensateurs
- si votre turbine peut produire au maximum par exemple 10 kW à l'arbre, il faut un alternateur qui consommera une puissance mécanique un peu supérieure
- par exemple un alternateur qui "prend" au maximum 11 kW à l'arbre et restitue au maximum 9 kW électriques
- ensuite il faut se débrouiller pour que la turbine tourne toujours vers sa vitesse optimale
- sur les anciennes installations, il y avait un gros volant d'inertie, et s'il est présent, une simple régulation de vannage est suffisante : la vitesse est maintenue dans une certaine fourchette juste par la commande de vannage, malgré les variations de consommation électrique du logement. Je connais quelques installations qui tournent ainsi depuis 60 ans ou plus, avec juste le régulateur centrifuge d'origine !
- en l'absence de volant d'inertie, il faut en général prévoir une double régulation, celle du vannage (lente) et celle de la charge électrique (rapide)
- comme je l'avais indiqué au tout début, la régulation de vannage peut être ici manuelle : vous ouvrez plus ou moins les directrices de la turbine selon la ressource en eau, pour maintenir un niveau amont de la turbine constant, c'est un petit travail à faire environ 1 fois par jour
- si cette commande peut être automatisée (par le petit régulateur hydraulique centrifuge d'origine, ou mieux avec un petit groupe hydraulique, un vérin, et un contrepoids pour la fermeture automatique), c'est encore mieux et plus sûr car cela permet une fermeture automatique en cas d'emballement
- ensuite la charge électrique doit obligatoirement consommer tout ce que l'alternateur produit, sous peine d'accélération (pouvant atteindre emballement si la régulation de vannage n'intervient pas)
- cette charge électrique est constituée de votre logement, et d'un ballast
- si par exemple la turbine produit 6 kW, l'alternateur consomme ces 6 kW mécaniques (je néglige les pertes de la transmission), il fournit 5 kW électriques, et si votre logement consomme par exemple 2 kW, alors il faudra que le ballast consomme 5 - 2 = 3 kW
- le réglage de la charge électrique du ballast doit être rapide (quelques dixièmes de seconde) et se fait soit par une dizaine d'étages enclenchés ou non (par exemple un ballast constitué de 10 résistances de 1 kW enclenchées individuellement par 10 contacteurs, ou encore un système pondéré 1 + 2 + 3 + 4 kW), comme les anciennes régulations Leroy Somer à 12 étages, soit par un système progressif avec gradateur (un seul ballast de 10 kW, commandé par découpage de phase, suivi d'un filtre)
- donc il y a 2 régulations imbriquées, la régulation de vannage, et celle du ballast (c'est le cas le plus courant, mais il y a moult variantes), le tout est de faire en sorte qu'elles ne se courent pas l'une derrière l'autre ...


Il est difficile de tout ré-expliquer ici, et tout cela a été détaillé en mains endroits du forum, il faudrait chercher un peu ...

Si ce n'est pas votre tasse de thé (ou votre partition ), je vous conseille de vous faire aider par un voisin qui a déjà réalisé avec succès la même installation, ou de contacter un "pro", car le forum a ses limites (conseils à distance, et sans voir l'installation ...) et le bricolage avec empilement de conseils obtenus ici et là, puis essais successifs de solutions qui peuvent s'avérer plus ou moins foireuses, risque de vous revenir assez cher au final !

Bonne journée

dB-)

Bonjour,

La réponse de dB-) est comme toujours juste et précise.

Au vu de votre dernière question, je constate que vous ne maitrisez vraiment pas du tout la logique "mécanique" de base du fonctionnement d'un ensemble turbine/transmission/générateur d'énergie électrique/charges (dont utilisation et régulation)

De ce fait, je pense aussi que tout essai avec seulement un faisceau de "conseils" est voué à l'échec au moins partiel.

Avec un bon budget, et disons une année et du temps libre devant vous, vous pouvez expérimenter à loisir avant d'avoir une installation convenable (fonctionnelle)
Mais cette installation vous reviendra forcement plus cher qu'une installation "clé en main"

La solution de trouver un voisin qui aurait déjà fait cela serait la meilleure, en plus l'entraide ça forme.
Mais ce n'est pas toujours facile.

Il ne reste pour moi que la solution d'un professionnel avec qui vous aurez un contrat de réussite.
Il existe des professionnels qui ne cherchent pas à vous faire une installation compliquée et trop chère.

Eric

Merci db pour ces infos toujours précises et éclairantes mais déjà un point m'interpelle
Comment pouvez savoir si une turbine va produire tant ou tant de kw ? Elle ne produit pour moi qu'une vitesse de rotation et suivant la génératrice installé au bout de son arbre on aura x ou y kw
Si j'ai 1500 tours je prends 4 pôles, 3000 2 pôles, ect ,mais la puissance de la génératrice ne dépend pas, dites moi si je me trompe, de la vitesse de rotation

Re Bonjour,

Pour simplifier, la vitesse de rotation nominale de la turbine dépend de la vitesse de l'eau (qui dépend de la hauteur de chute) et du diamètre de la turbine.
La vitesse réelle dépend en plus de la charge mécanique sur l'arbre. (travail que l'on demande à la turbine).

La puissance disponible à l'arbre de la turbine est fonction du débit d'eau, de la hauteur de chute et du rendement de la turbine


Avec la turbine ouverte à son maximum.
Si vous demandez zéro puissance à l'arbre, la vitesse va augmenter jusqu'à la vitesse dite d'emballement. (en général vitesse nominale fois deux)
Si vous demandez une très grande puissance, la vitesse va diminuer jusqu'à l'arrêt.
Si vous demandez la puissance maximale exacte disponible, vous aurez la vitesse nominale.

Pour trouver la vitesse nominale d'une turbine Francis existante, on prend en général la vitesse a vide (sans charge) et on divise par deux.

Avec cette valeur on choisi la multiplication de vitesse (si besoin) et la vitesse de rotation de la génératrice.
Dans cette détermination rentrent en compte des paramètres mécaniques selon la position des éléments existant et des paramètres économiques pour le choix le plus judicieux.

On essai d'avoir un étage avec poulie/courroie pour pouvoir ajuster à posteriori si on constate que l'on peut améliorer les choses en changeant un peut la vitesse nominale de la turbine.

Eric

Merci Eric pour cette éclaircissement
La régulation de ma turbine étant trop compliquée je souhaite tourner tout le temps à fond, je vais atteindre 1500 tours en démultipliant. Si j'ai bien saisi plus la production de kw est importante plus le couple est important et donc il y a effort demandé sur la turbine.
Si je me tourne vers une pmg je pourrais atteindre une quinzaine de kw en tournant encore moins vite et un ballast de décharge récupéra l'électricité non consommée
Suis je enfin sur la bonne voie ?
Merci d'avance

re re bonjour,

Si vous souhaitez ne pas toucher au vannage et tourner "a fond" il vous faudra:

Un système qui supporte l'emballement (génératrice, et si PMG, le système électrique doit supporter la surtension)
Un système de régulation de charge avec ballast.

Votre générateur électrique doit avoir la puissance disponible à l'arbre plus une marge, être du type S1 (fonctionnement continu)

Votre système multiplication/générateur/charge (régulateur, et consommation) va demander à la turbine une puissance constante.

Donc un couple constant et cela va stabiliser à une vitesse constante.

Ces valeurs de vitesse et de puissance vont être à ajuster sur site.
Les données de débit et hauteur de chute permettent de dégrossir à 20% prés environ.

Eric

Bonjour,

Comment pouvez savoir si une turbine va produire tant ou tant de kw

Ehhh bien justement, il faudrait nous donner plus d'informations et de photos de cette installation :

- largeur et hauteur mouillée de la vanne de prise d'eau
- section mouillée (largeur * hauteur d'eau) et longueur du bief d'amenée
- section mouillée de la grille
- section de la vanne de garde
- hauteur de chute (différence entre le niveau d'eau juste avant et juste après le moulin, en fonctionnement)
- photos de la turbine vue depuis l'intérieur de la chambre d'eau
- diamètre approximatif du cercle des axes de directrices
- hauteur des directrices
- si possible le diamètre de sortie du coude ou départ d'aspirateur
- diamètre de l'arbre de la turbine (70 ?)
- vitesse de rotation à vide (enlever les courroies, ouvrir vers 80%)
- photos de la commande de vannage, du régulateur éventuel, d'une éventuelle plaque d'identification quelque part

Avec ça, on pourra vous en dire plus !

La régulation de ma turbine étant trop compliquée je souhaite tourner tout le temps à fond

Je trouve que c'est dommage, l'installation d'origine est probablement bien faite et réutilisable. Tourner tout le temps à fond, c'est exactement comme avoir l'accélérateur d'une voiture enfoncé en permanence, et gérer la vitesse avec les freins ! Pas très écologique, vous allez gaspiller l'eau !

C'est une méthode que l'on utilise sur les très petites turbines, de quelques centaines de Watts ou quelques kW, pour simplifier la régulation, mais personnellement, au delà de 3 ou 4 kW je trouve que ça n'est pas rationnel, mieux vaut réaliser une bonne installation, avec commande de vannage, quitte à étaler les travaux dans le temps.

Bon, au boulot, bonne journée à tous !

dB-)

Bonjour, j'ai demandé au propriétaire de mon futur moulin de me donner la vitesse de rotation de la turbine ( Francis Dumont), plutôt de l'arbre de diamètre 70mm.
Il m'a répondu hier soir et quelle surprise !!!!!
Il m'annonce 92 tours/minute
Je joint une photo de l'arbre en action

À votre avis, vous les connaisseurs qui maîtrisez bien ce sujet est ce exact où approximatif ?
Cela me semble vraiment très lent
Merci d'avance

Bonjour Miles
Il est difficile, voire impossible de répondre tant que vous n'aurez pas renseigné les questions que Didier vous pose dans le post précédent :roll:

Bonjour Miles,

A ouvrir des posts partout, on ne sais plus ou on en est, Didier a déjà répondu sur l'autre sujet.


Gé