B. Les principaux types des turbines [21] : les
alternateurs sont entraînés par des turbines.
Celles-ci sont adaptées aux caractéristiques de
la chute : hauteur, vitesse de l'eau, débit.
-Turbine PELTON : Figure (I.14) Les centrales
de haute chute sont généralement équipées de
turbines PELTON, ou turbine à action : l'eau arrive en deux jets de
forte pression contre le pourtour de la roue équipée de pales en
forme de godets. La turbine Pelton est du nom de l'ingénieur
américain Lester Allen Pelton.
-Turbine FRANCIS : Figure (I.15) Les usines
de moyenne chute sont équipées de turbine FRANCIS, ou turbine
à réaction, qui permettent l'utilisation de l'eau à
moyenne pression. L'eau est dirigée contre les pales de la turbine par
des ailettes de guidage, puis rabattue vers le centre de la roue.
-Turbine KAPLAN: Figure (I.13) En 1913,
l'ingénieur autrichien Viktor Kaplan proposa pour la première
fois son turbopropulseur, qui fonctionne comme une hélice de bateau
inversée [12]. Les usines de basse chute sont équipées de
turbine à réaction type KAPLAN avec pales orientables en fonction
du débit.
19
Chapitre I: la production décentralisée
Figure (I.13) turbine hydraulique du type Kaplan [21]
Figure (I.14) d'une turbine hydraulique du type [21]
Figure (I.15) turbine hydraulique du type Francis
[21]
C. Les Différents Types D'aménagements
[20]
Il existe une grande diversité d'installations
hydroélectriques, en fonction de leur situation géographique, du
type de cours d'eau, de la hauteur de la chute, de la nature du barrage et de
sa situation par rapport à l'usine de production électrique.
C.1 Les stations de haute et de moyenne chut
:
Les centrales sont dites de haute chute lorsqu'elles sont
situées en altitude (200 m > h > 40 m). Elles
bénéficient généralement de dénivelés
très importants entre le barrage qui retient l'eau et l'usine où
est produite l'électricité. (Figure I.12).
Chapitre I: la production décentralisée
C.2 Les stations de basse chute ou centrales au fil de
l'eau
Les centrales sont dites de basse chute lorsqu'elles sont
installées sur de grands fleuves à faible pente et à
très fort débit [6]. Dans ce cas l'électricité est
produite en continu au fil de l'eau. Elles ont des hauteurs de chute
inférieures ou égale à 40 m.
Figure (I.16) station basse chute ou centrale au fil de
l'eau [20]
? Les stations de transfert d'énergie par pompage
(STEP)
Figure(I.17) stations de transfert d'énergie par
pompage (STEP) [8]
20
21
Chapitre I: la production décentralisée
Une station de transfert d'énergie par pompage - STEP -
fonctionne en circuit fermé à partir de 2 bassins. Pendant les
heures de pointe, ces centrales fonctionnent comme des centrales hydrauliques
classiques, utilisant l'énergie de l'eau qui s'écoule d'un
réservoir supérieur dans un réservoir inférieur.
Pendant les périodes creuses, le processus est renversé. Les
alternateurs fonctionnent alors comme des moteurs synchrones et
entraînent les turbines qui deviennent d'énormes pompes prenant
l'eau dans le réservoir inférieur pour la renvoyer dans le
réservoir supérieur [6]. Le cycle se répète une ou
deux fois par jour, selon la nature du réseau et de la charge.
D. Les typologies actuelles des groupes de conversion
électromécanique dans la structure d'une microcentrale
hydroélectrique
Les groupes de conversion électromécanique
utilisés couramment dans les microcentrales hydroélectriques sont
équipés avec des machines synchrones à rotor bobiné
ou avec machines asynchrones à cage [12]. Nous allons citer trois cas
courants avec débit sur charge isolée ou sur réseau. Ces
systèmes électromécaniques ont une configuration simple et
peuvent assurer un fonctionnement efficace seulement à l'aide de
dispositifs de contrôle mécanique ou électrique
D.1 Génératrice synchrone en
débit sur charges isolées ou sur réseau
interconnecté (débit hydraulique réglable).
Figure (I.18) Génératrice synchrone en
débit sur charges isolées ou réseau [14]
Si on débite sur des charges isolées, la vitesse
doit être toujours fixe, le réglage de la fréquence est
obtenu à l'aide de celui du débit de l'eau, lequel permettant
d'assurer l'équilibre production consommation (régulation de
vitesse), tandis que le réglage de la tension se fait à l'aide du
courant d'excitation réglé lui-même par le
régulateur de tension. Pour le fonctionnement en débit sur
réseau, on s'attache au réglage de P et Q.
Le réglage de la puissance active est obtenu à
l'aide de celui du débit où l'on cherche normalement à
produire le maximum en fonction de la puissance hydraulique disponible, tandis
que le réglage de la
22
Chapitre I: la production décentralisée
puissance réactive se fait à l'aide du courant
d'excitation en fonction de valeurs imposées par le gestionnaire du
réseau de distribution [12].
D. 2. Génératrice asynchrone en
débit sur charges isolées ou sur réseau
interconnecté (débit hydraulique réglable)
Figure (I.19) Génératrice asynchrone en
débit sur charges isolées ou réseau [21]
Fonctionnant sur charges isolées, même sur
réseau, la vitesse étant légèrement variable, le
réglage de la fréquence est obtenu à l'aide de celui du
débit. Le réglage de la tension se fait à l'aide de
plusieurs batteries de condensateurs pouvant ou non être couplée
en fonction du niveau de tension (de la composante réactive de
l'impédance de charge). Deux batteries permettent de maintenir la
tension au niveau requis à #177;10% [20]. Pour le fonctionnement en
débit sur réseau on prend le même principe de
réglage de P et Q. Le réglage de la puissance active est obtenu
à l'aide de celui du débit où l'on cherche à
obtenir la production maximale en fonction de la puissance hydraulique
disponible. [12]
D.3 Génératrice synchrone ou asynchrone
en débit sur charges isolées ou sur réseau (cas d'un
débit hydraulique non réglable)
Figure (I.20) Génératrice asynchrone en
débit sur charges isolées ou réseau (débit fixe)
[21]
Si le débit de l'eau est non réglable, la charge
ballast varie en fonction de la puissance active absorbée par les
consommateurs afin de maintenir la tension et la fréquence constantes.
Pour le fonctionnement connecté au réseau on utilise le
même principe de réglage de Q, la charge ballast étant
inutile. Les structures détaillées ci-dessus sont des groupes
électromécaniques que l'on peut qualifier de solutions
23
Chapitre I: la production décentralisée
classiques tournant à vitesse fixe ou quasi fixe et ne
faisant pas intervenir de convertisseurs statiques de l'électronique de
puissance. La tendance actuelle est de développer de plus en plus des
systèmes à vitesse variable dont les performances ainsi que les
possibilités de contrôle sont significativement
améliorées [21].
| 
