Forum de la petite hydroélectricité

Bonjour à tous,

Je reviens vers vous pour vous présenter le prototype d'une pico turbine que j'ai réalisée sur la base d'une roue Pelton d'un diamètre de 100 mm. La roue est en prise directe sur l'arbre moteur (montée horizontalement) et est potentiellement alimentée par 2 injecteurs.

Coté capot, j'avais initialement conçu un modèle d'un seul tenant, avec l'idée de l'imprimer en ABS. Etant donné les gros problèmes de "warping" (tordu, gondolé) que j'ai rencontré (40 heures d'impression ...), je me suis résigné à revoir mes plans et j'ai finalement découpé un capot au laser dans de l'acrylique de 5 mm d’épaisseur. Le capot est composé de 5 parties, les 4 côtés et le couvercle, le tout est collé. La géométrie de l'ensemble est bonne mais une lumière permettant le réglage vertical des injecteurs serait un plus.

Les injecteurs et la liaison moteur/roue sont imprimés en ABS, aucun problème notoire lors de l'impression mais question résistance mécanique, je m'interroge et je précise que j'ai quand même marqué un léger temps d'hésitation avant d'ouvrir la vanne, au cas ou la roue décide de se faire la malle
Pour info, j'ai imprimé les pièces sur une Zortrax M200 avec le matériaux suivant : Zultra

Concernant le générateur, j'utilise un moteur brushless très bon marché ayant les caractéristiques suivantes : 8 pôles, 3 phases, tension : 48 V, vitesse : 3000 tr/min, puissance : 300 W

Voilà ce que donne les premiers essais avec un débit de 0.25 l/sec. sous 4 bars avec un seul injecteur de 4 mm de diamètre :

A vide :

• Vitesse de rotation : 2900 tr/min
• Tension : 35 V

En charge :

• Charge connectée : ampoule de camion 24 V - 70 W
• Vitesse de rotation : 1700 tr/min
• Tension : 17 V
• Intensité : pas mesuré (mais la lampe s'allume

Voici quelques photos et une vidéo de la turbine afin de mieux comprendre :

Le capot, la roue et le generateur le générateur présenté sur le capot : La turbine assemblée : Une vue de dessous : Une vidéo du premier essai :
https://www.youtube.com/embed/dHAatTGPtG4


J'irai prochainement essayé la turbine sur le site du chalet ou le débit est plus conséquent (bon, on n'aura toujours pas de quoi éclairer la tour Eiffel .

J'ai également pour projet de concevoir une roue turgo destinée à l'impression 3D afin d'être en mesure de produire des roues d'un diamètre parfaitement adapté aux caractéristiques des sites demandeurs (entre 50 et 100 mm de diamètre)
Certains d'entre vous ont-ils déjà modéliser des roues en 3D ?

Je réfléchis également à l'idée de proposer les plans des différents organes imprimables (roues, injecteur, châssis ...) en libre accès (fichier STL prêts à l'impression). Cela permettrait aux personnes motivées de construire leur propre pico turbine, à moindre frais, même sans imprimante 3D, en passant par les services d'impression 3D en ligne.
J'ai par exemple posté l'ensemble de mes fichiers 3D sur ce free lab. et j'ai obtenu environ 20 offres d'impression 3D, allant de 70 Euros à 250 Euros pour l'ensemble des pièces (1 capot , 2 injecteurs, 2 embouts roue/moteur). J'ai opté pour un service à 98 Euros, j'attends de voir le résultat. A noter qu'un capot composé de plusieurs parties eût été beaucoup moins onéreux.

Au plaisir de partager avec vous,

Laurent

Bonjour,

merci pour ce retour d'expérience très intéressant, et félicitations pour la réalisation de cette belle micro-Pelton !

En impression 3D, je n'utilise l'ABS (pétrochimie) que pour de petites pièces, jusque vers 100 mm environ, en effet ce matériau qui résiste bien à l'eau se déforme lors de l'impression, même avec un plateau chauffant.

Le PLA (biodégradable et produit à base de maïs) permet de réaliser des pièces plus importantes (250 mm environ) mais ne résiste hélas pas à l'eau ...

Dans ce sujet je parle d'une mini Turgo que j'ai réalisée, et les fichiers STL d'une cuillère (perfectible) et de la roue complète (impression déconseillée !) sont ci-dessous :
Bien que ce soit une grande satisfaction d'imprimer soi-même des cuillères ou augets en impression 3D, je pense que les pièces thermo-injectées disponibles dans le commerce sont plus intéressantes : résistance supérieure, prix moindre, rendement hydraulique supérieur.

A noter enfin : les micro Pelton ne datent pas d'aujourd'hui, voir par exemple cette très petite turbine Pelton des années 1900, probablement de marque Duchêne : elle devait fournir environ 300 W avec quelques litres d'eau par seconde sous une vingtaine de mètres de chute, ce qui était à l'époque fantastique et permettait d'allumer quelques ampoules dans les fermes isolées des hautes Vosges non raccordées au réseau.
Bon W.E. !

dB-)

Bonjour,
Je suis en pleine réflexion sur l'electrification de mon moulin et je n'arrive pas a justifier le choix technique.

J'ai une roue de 4.5m de diamètre, 0.7 de large:

génératrice triphasée : 6. kW 750 tr/min coupée a un multiplicateur *100
ou
alternateur a aimant permanent 6. kW 1000 tr/min coupée a un multiplicateur *170

Quels sont les facteur importants pour faire pencher mon choix sur une solution ou l'autre?

Cdlt,

Marc

Bonsoir,
Un truc étrange dans votre demande:
pourquoi un PMG @1000RPM alors que vous hesitez avec une géné (je suppose asynchrone) à 750RPM ?

Je vous demande ça car le point fort du PMG c'est pour la basse vitesse, disons environ 200RPM (en dessous ils se mettent à couter trés cher, ça peut descendre a 60RPM mais coute une fortune) car ils réduisent le rapport du multiplicateur (ou le suppriment carrément).

Autre questions :
- c'est pour coupler au réseau (vente totale / surplus) ou pour une installation autonome?
- Si couplage réseau, vous préferez passer par un onduleur ou coupler en direct ?

Bonjour,

Ce n'est pas mpi qui ferait l'installation, mais c'est deux solutions qui me sont proposées, genératrice asynchrone ou PMG.

Concernant le PMG qui tourne a 1000 tr/ min, je n'ai pas l'explication de ce choix, mais je vais me renseigner.

Mon souhait est l'autoconsommation avec revente du surplus a EDF via onduleur.
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Bonjour,

cette roue galvanisée, jolie et bien construite, me semble être une roue "en dessous" de type Poncelet, dessin qui permet de minimiser les chocs de l'eau et d'obtenir un assez bon rendement et un "faible" bruit.

Je n'ai évidemment pas toutes les données techniques, mais juste d'après la photo :

- je trouve que c'est une roue légère, qui me semble plus "factice" que prévue dès le départ pour "travailler"
- vous avez combien ? disons 1.10 m de chute ? pour rester dans le domaine efficace et ne pas avoir de surverse des augets
- avec une largeur de 0.7 m et une cinquantaine d'aubes d'environ 0.9 m de profondeur à 7.5 tr/min je trouve au mieux un débit de 500 l/s
- soit environ 5.3 kW brut et au mieux 3.5 kW à l'arbre soit environ 2.5 kW électriques et non pas 6 !
- l'arbre de cette roue est très fin, et les paliers sont plutôt légers (mais suffisants pour l'utilisation d'agrément actuelle)
- la puissance électrique de 6 kW que vous mentionnez correspondrait grosso modo à un couple de 80 000 Nm à 7.5 tr/min ! (*)
- soit 8 tonnes au bout d'un mètre, l'arbre de cette roue n'est à coup sûr pas dimensionné pour encaisser cela !

(*) Edit dB-) : voir rectification dans les messages suivants

Je pense qu'il faudrait donc revoir l'ensemble de ce projet, partir du dessin de la roue, de la hauteur de chute nette, du débit maximal absorbé, des fuites autour des augets, du diamètre l'arbre, de la vitesse d'efficacité maximale, et seulement ensuite déterminer le couple utile, qui donnera la puissance à l'arbre et permettra de choisir une solution multiplicateur-générateur.

Bonne journée

dB-)

Bonjour,

Ce ne serait pas plutôt 8000 N.m si je ne calcule bien ?, un zéro zélé sans doute.

Cordialement

Turbot

Elle semble avoir été bien construite cette roue, et en plus elle est galvanisée :roll:

La partie de l'arbre parait effectivement bien fluette pour sa partie visible, mais est-ce de même coté transmission
Le tambour du milieu assure une bonne stabilité en équerrage.

Quelques photos complémentaires seraient bienvenues.

Oui il faut repartir dans les calculs de base : largeur de la vanne d'injection et sa haute de levée.



Gé

Bonjour,

@turbot : exact, il y a une erreur, voilà ce que c'est que d'écrire deux réponses en même temps

6 kW électriques correspondent en gros à 10 kW à l'arbre, et à 7.5 tr/min cela donne un couple de 10 000 / (7.5 * 3.14 / 30) = 12 700 Nm soit 1.3 t au bout d'un mètre, ce qui nécessite un arbre plein d'au moins 90 de diamètre, or selon la photo on dirait du 50 ou 60.

dB-)

Bonjour Db,
Concernant ce type de roue, je connais pas du tout mais je suppose pour que ça marche bien qu'il faut peu d'espace entre l'aube et le canal (limiter les fuites).

Si c'est le cas, ça veut dire qu'il faut un montage costaud pour supporter le passage d'embacles, branches... Ce qui amplifie l'importance de votre remarque.