ETUDES HYDRAULIQUES ET HYDRODYNAMIQUES DE LA MINI-HYDRO TURBINE FLOTTANTE

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MOULINET COURANTOMETRE A HELICE SYNTHETIQUE

Cet instrument est utilisé pour la détermination précise de la vitesse instantanée du courant des cours d’eau, canaux, rivières ou en mer. Il peut aussi être utilisé en milieu pollué. Les mesures sont effectuées avec l’appareil monté sur perche ou suspendu à un câble. Le moulinet a une gamme de mesure de 0,025 à 10 m/sec.
Le moulinet monté sur perches d’extension est généralement utilisé pour des mesures dans des ruisseaux ou des rivières peu profondes avec des courants faibles. L’hélice synthétique est en fibre de verre renforcée. Le compteur mécanique, muni d’une sangle de portage, peut enregistrer jusqu’à 10 pulsations par seconde. Dans des cours d’eau plus larges, avec des profondeurs et des courants plus importants, le moulinet peut être utilisé suspendu à un câble, avec un treuil qui peut être monté sur le parapet d’un pont ou sur le bastingage d’un bateau.

NOTION SUR LE VENTURI

La prise d’eau est constituée par une dérivation dont l’entrée est limitée par un seuil et qui dirige le débit ainsi dérivé vers le canal d’amenée. Le contrôle du débit s’effectue le plus souvent, soit par un barrage mobile dans la rivière, soit par un système venturi. Si le fluide s’écoule dans une canalisation horizontale dont la section diminue, la vitesse augmente et la pression diminue. On a alors un système venturi.
L’augmentation de la vitesse et la diminution de la pression provoquent un phénomène de cavitation, dans laquelle des bulles de gaz se forment.

MESURES A PRENDRE

Pour avoir des résultats de mesures correctes, il faut respecter les consignes suivantes :
· Pour éviter la stagnation d’eau dans le canal venturi, aucun courant inverse ne devra se créer.
· Les axes doivent être concourants.
· A débit nul, le fond du venturi devra être vide.
· Aucun élément perturbateur ne devra se trouver dans l’écoulement en aval du canal.
· La distance en amont du venturi doit avoir une longueur minimum de 15 à 20 fois la largeur du canal.
· Eliminer la formation de perturbations pouvant être générées par exemple sur les rebords, les angles, les courbures, les rétrécissements etc.… .

ETUDES DES PALES HELICOIDALES A AXE HORIZONTALE

Les pâles sont l’une des parties très importantes des hydroliennes. Le bon fonctionnement et la durée de vie de la machine dépendent de leur nature. Les éléments constitutifs d’une pâle sont :
· La longueur.
· La largeur.
· Le profil.
· Les matériaux.
· Le nombre.
· La longueur : la puissance obtenue dépend du diamètre de l’hélice ; ce diamètre fixe la fréquence de rotation maximum que l’hélice ne devra pas dépasser afin de limiter les contraintes au bout des pâles due à la force centrifuge. Pour le pâle trop long, il faut tenir compte d’un travail en fatigue et surtout les risques de vibrations.
· La largeur : la largeur des pâles donne un couple de démarrage plus intéressant par rapport à une pâle plus large. Pour obtenir une vitesse de rotation plus élevée, on utilisera les pâles fines et légères.
· profil : Le profil aérodynamique est obtenu ainsi par essai expérimentale en soufflerie.
· Les matériaux : les matériaux utilisés pour la réalisation des pâles sont normalement en alliage de titane.
· Le nombre : le nombre des pâles choisi dépend de la puissance et le couple à obtenir, la détermination de ce nombre est en fonction de l’angle entre eux.

EVALUATION DE L’IMPACT DU SYSTEME SUR L’ENVIRONNEMENT

– C’est un petit projet simple qui permet de prouver que la production d’énergie n’est pas toujours une affaire de grande entreprise.
– La production d’énergie interne permet de réduire les exigences d’infrastructure et contribue à un développement durable.
– La technologie des microcentrales hydroélectriques est facile à maitriser de toutes les autres énergies renouvelables.
– L’équipement est caractérisé par sa grande robustesse, sa fiabilité et sa longue durée de vie.
– L’entretien de l’installation est très simple et les frais de fonctionnement sont réduits.
– Il s’agit bien entendu d’une énergie propre dans ce sens qu’elle ne génère pas de pollution, et ne nécessite aucun transport.
– Cette petite centrale hydraulique ne provoque pas du gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

LES LIMITES

– La production d’électricité d’une microcentrale est parfois caractérisée par des fluctuations importantes suite à la variabilité des débits de certains sites.
– Les coûts d’investissements peuvent être assez importants pour certaines installations.
– L’installation d’une microcentrale hydroélectrique nécessite des sites appropriés (cours d’eau et chute).

IMPACTS NEGATIFS SUR L’ENVIRONNEMENT

Une microcentrale mal intégrée dans son environnement, peut générer des perturbations de diverses natures :
– L’atteinte au paysage par l’aspect peu esthétique de la centrale, de la prise d’eau et de la conduite forcée.
– Le bruit généré par les turbines, le multiplicateur de vitesse, l’alternateur, du transformateur et l’écoulement de l’eau peu provoquer une gêne pour le voisinage proche.
– La prise d’eau peut entraîner une perturbation du régime de l’eau et de la relation nappes aquifères et rivières.
– L’installation peut constituer un obstacle aux migrations des poissons.

SOLUTIONS D’ACCOMPAGNEMENT

Cependant, si la microcentrale est bien conçue, la plupart des atteintes à l’environnement peuvent être minimisées :
– En assurant le respect du débit réservé.
– Par la mise en place de passes à poissons.
– En veillant à l’intégration de la microcentrale dans le paysage.
– Au niveau de l’entretien des cours d’eau, le dégrilleur peut jouer un rôle non négligeable en éliminant les éléments flottants.

Table des matières

Chapitre I : ETUDES GENERALES DE TURBINES HYDRAULIQUES
I-1 TURBINES HYDRAULIQUES
I-1-1 NOTIONS FONDAMENTALES
I-1-2 DIFFERENTS TYPES DE TURBINES HYDRAULIQUES
I-2 PETITES CENTRALES HYDRAULIQUES
I-2-1 CARACTERISTIQUES
I-2-2 PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT ..
Chapitre II : ETUDES HYDRAULIQUES ET APPLICATIONS STATIQUES D’ECOULEMENTS DES FLUIDES
II-1 CARACTERISTIQUES DU LIQUIDE
II-2 ETUDES CINEMATIQUES DES FLUIDES
II-2-1 MOUVEMENT D’UN FLUIDE, ECOULEMENT LAMINAIRE, TURBULANT ET STATIONNAIRE
II-2-2 LIGNE DE COURANT ET TUBE DE COURANT
II-3 ETUDES DYNAMIQUES DES FLUIDES
II-3-1 EQUATION DE CONTINUITE ET PRINCIPE DE CONSERVATION DE LA MASSE
II-3-2 THEOREME DE DANIEL BERNOULLI
II-4 METHODE DE MESURE DE LA VITESSE DE L’EAU
II-4-1 CANAL VENTURI
II-4-2 TUBE DE PITOT
II-4-3 MOULINET COURANTOMETRE
II-5 ETUDES D’UNE CONDUITE FORCEE
II-6 ETUDES DU SYSTEME VENTURI
II-6-1 NOTION SUR LE VENTURI
II-6-2 MESURES A PRENDRE
Chapitre III : ETUDES HYDRAULIQUES ET HYDRODYNAMIQUES DE LA MINI-HYDRO TURBINE FLOTTANTE
III-1 ETUDES DES PALES HELICOIDALES A AXE HORIZONTALE
III-1-1 ELEMENTS CONSTITUTIFS D’UNE PALE
III-1-2 THEORIES GENERALES SUR L’HELICE
III-1-2-1 NOTION SUR L’AILE PORTANTE
III-1-3 ETUDES DU PROFIL AERODYNAMIQUE ET HYDRODYNAMIQUE
III-1-3-1 CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DU PROFIL
III-1-3-2 DIFFERENTS TYPES DU PROFIL
III-1-3-2 TRAÇAGE DU PROFIL
III-2 CALCUL DU RENDEMENT ET PUISSANCE HYRAULIQUE
III-2-1 CALCUL DU RENDEMENT
III-2-2 CALCUL DE LA PUISSANCE
III-3 ETUDES DE FLOTTAISON
III-3-1 QUELQUES DEFINITIONS
III-3-2 ETUDES DES FORCES ET DIMENSIONNEMENT
Chapitre IV : ETUDES DE DEVIS
IV-1 DEVIS QUANTITATIF
IV-2 DEVIS ESTIMATIF
Chapitre V : ETUDES D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
V-1 DEFINITION
V-2 MISSIONS ET OBJECTIFS D’EDDA
V-3 EVALUATION DE L’IMPACT DU SYSTEME SUR L’ENVIRONNEMENT
V-3-1 AVANTAGES
V-3-2 LES LIMITES
V-3-3 IMPACTS NEGATIFS SUR L’ENVIRONNEMENT
V-3-4 SOLUTIONS D’ACCOMPAGNEMENT
CONCLUSION

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