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Pierre BACHER & Bernard TARDIEU
d'énergie potentielle de l'eau. En heures creuses, alors que l'on dispose d'une production d'électricité excédentaire, on pompe de l'eau entre un bassin bas et un
bassin haut ; en période de pointe, cette eau est turbinée pour fournir de l'électricité.
Les hauteurs de chute sont en général très élevées (800 à 1000 m), les capacités
des réservoirs (généralement artificiels) étant adaptées aux objectifs poursuivis.
En France, la STEP de Revin est capable de fournir une puissance de pointe de
1000 MW environ, et celle de Grand'Maison 1800 MW.
LES DIFFÉRENTS TYPES DE TURBINES
La turbine va permettre de transformer l’eau qui s’échappe de la conduite en énergie de rotation. La forme et les caractéristiques des turbines dépendent des catégories d’installations hydroélectriques dans lesquelles elles sont employées :
la turbine Pelton, généralement réservée aux usines de haute chute (de 300 à
1800 m), a été mise au point par PELTON au XIX
e siècle. Cette turbine est constituée d’une roue, sur la périphérie de laquelle sont fixées des séries de cuillères
doubles métalliques, appelées augets. L’eau sort de la conduite forcée à grande
vitesse et vient percuter avec force les augets de la roue par l’intermédiaire des
injecteurs. La puissance maximale unitaire atteinte est de 400 MW ;
la turbine Francis est utilisée pour les moyennes chutes (entre 30 et 750 m). Elle
ressemble à un cylindre évasé, divisé sur sa longueur par une série de cloisons
longitudinales incurvées. Le pourtour élargi de la turbine est cerclé par une couronne percée d’une vingtaine d’ouvertures, par lesquelles pénètre l’eau sous pression venant de la conduite forcée. Cette eau glisse sur les pales de la turbine et
se dirige vers son cœur, d’où elle est évacuée. Lorsque l’eau s’écoule par les
canaux de la turbine, elle abandonne sa pression aux pales de la turbine. C’est
cette différence de pression qui est à l’origine de la rotation de la turbine. La puissance maximale atteinte est de 800 MW par unité ;
la turbine Kaplan sert dans les usines de basse chute (10 à 80 m). L’eau est canalisée par des puits ou des conduites en acier ou en béton de 5 à 10 m de diamètre vers une chambre dont le tracé en colimaçon permet à l’eau d’arriver sur la
turbine avec la meilleure efficacité. Les turbines Kaplan ont une forme d’hélice de
navire. Leurs pales sont généralement orientables et permettent, par simple variation de leur inclinaison, d’ajuster la vitesse de rotation des turbines aux conditions
de niveau. La puissance maximale atteinte est de 200 MW. Une variante des turbines Kaplan est celle des « groupes bulbes », pour les très basses chutes (5 à
20 m), dont la technique a été développée en France pour l’usine marémotrice
de la Rance. L’alternateur est accolé à la turbine. Grâce à un système de protection étanche, ces groupes peuvent être complètement immergés dans l’eau. La
puissance maximale atteinte est de 60 MW.
Pour les STEP, on emploie soit des groupes ternaires (dont la ligne d’arbre comporte la turbine, l’alternateur et la pompe), soit des groupes avec pompes-turbines
réversibles capables d’assurer turbinage et pompage (de type Francis).
Pierre BACHER & Bernard TARDIEU
d'énergie potentielle de l'eau. En heures creuses, alors que l'on dispose d'une production d'électricité excédentaire, on pompe de l'eau entre un bassin bas et un
bassin haut ; en période de pointe, cette eau est turbinée pour fournir de l'électricité.
Les hauteurs de chute sont en général très élevées (800 à 1000 m), les capacités
des réservoirs (généralement artificiels) étant adaptées aux objectifs poursuivis.
En France, la STEP de Revin est capable de fournir une puissance de pointe de
1000 MW environ, et celle de Grand'Maison 1800 MW.
LES DIFFÉRENTS TYPES DE TURBINES
La turbine va permettre de transformer l’eau qui s’échappe de la conduite en énergie de rotation. La forme et les caractéristiques des turbines dépendent des catégories d’installations hydroélectriques dans lesquelles elles sont employées :
la turbine Pelton, généralement réservée aux usines de haute chute (de 300 à
1800 m), a été mise au point par PELTON au XIX
e siècle. Cette turbine est constituée d’une roue, sur la périphérie de laquelle sont fixées des séries de cuillères
doubles métalliques, appelées augets. L’eau sort de la conduite forcée à grande
vitesse et vient percuter avec force les augets de la roue par l’intermédiaire des
injecteurs. La puissance maximale unitaire atteinte est de 400 MW ;
la turbine Francis est utilisée pour les moyennes chutes (entre 30 et 750 m). Elle
ressemble à un cylindre évasé, divisé sur sa longueur par une série de cloisons
longitudinales incurvées. Le pourtour élargi de la turbine est cerclé par une couronne percée d’une vingtaine d’ouvertures, par lesquelles pénètre l’eau sous pression venant de la conduite forcée. Cette eau glisse sur les pales de la turbine et
se dirige vers son cœur, d’où elle est évacuée. Lorsque l’eau s’écoule par les
canaux de la turbine, elle abandonne sa pression aux pales de la turbine. C’est
cette différence de pression qui est à l’origine de la rotation de la turbine. La puissance maximale atteinte est de 800 MW par unité ;
la turbine Kaplan sert dans les usines de basse chute (10 à 80 m). L’eau est canalisée par des puits ou des conduites en acier ou en béton de 5 à 10 m de diamètre vers une chambre dont le tracé en colimaçon permet à l’eau d’arriver sur la
turbine avec la meilleure efficacité. Les turbines Kaplan ont une forme d’hélice de
navire. Leurs pales sont généralement orientables et permettent, par simple variation de leur inclinaison, d’ajuster la vitesse de rotation des turbines aux conditions
de niveau. La puissance maximale atteinte est de 200 MW. Une variante des turbines Kaplan est celle des « groupes bulbes », pour les très basses chutes (5 à
20 m), dont la technique a été développée en France pour l’usine marémotrice
de la Rance. L’alternateur est accolé à la turbine. Grâce à un système de protection étanche, ces groupes peuvent être complètement immergés dans l’eau. La
puissance maximale atteinte est de 60 MW.
Pour les STEP, on emploie soit des groupes ternaires (dont la ligne d’arbre comporte la turbine, l’alternateur et la pompe), soit des groupes avec pompes-turbines
réversibles capables d’assurer turbinage et pompage (de type Francis).