Hydro-électricité

[Cyril333]

Bonjour,
je cherche une maison avec un peu de terrain, je rêve d'autonomie énergétique, et j'ai du mal à savoir si un cours d'eau peut m'y aider, d'où les questions suivantes, auxquelles mes recherches sur le web n'ont pu donner de réponses claires :
Admettons que je dispose d'un cours d'eau de 10 l/s de débit ;
- d'après la formule P = pression x débit je peux avoir en sortie de turbine une puissance théorique P = 1 x 0.01 = 0.01 kW = 10 W ; c'est bien ça ?
- si je canalise ce débit dans un tuyau incliné disons à 30% sur 10 m de dénivelé, d'après la formule P = g x h x débit je peux avoir en sortie de turbine une puissance théorique P = 9.8 x 10 x 0.01 = 0.98 kW = 980 W ; c'est bien ça ? (les pertes de charge seront telles que ce serait beaucoup moins dans la réalité mais peu importe, j'aimerais avant tout comprendre "comment ça marche")
- d'après la loi de conservation du débit, si mon tuyau de 100 mm de diamètre se réduit sur le dernier mètre à 25 mm, j'ai toujours le même débit mais une pression et une vitesse plus grandes ; c'est juste ??
Si vous pouvez m'éclairer un peu... :-)

[thibr]

as tu regardé les vidéos

ou

il y en a d'autres
il y a quelques réalisations et pièges/erreurs à éviter

[Cyril333]

Merci thibr.
Vidéos intéressantes, mais elles ne repondent pas à mes questions...

[bardal]

Ton raisonnement n'est pas complètement exact, mais le hasard fait que tu retombes sur tes pattes; avec le seul débit, il est impossible de calculer une puissance, il faut prendre en compte soit la vitesse de l'eau (et tu auras une énergie cinétique) soit le dénivelé, et tu auras une énergie potentielle.

Avec 10 m de dénivelé, la puissance récupérable est de 10x9,81x10, soit effectivement 980 W, dont tu peux espérer récupérer 50% si l'installation est bien faite (ce qui n'est pas si simple).

Sur le deuxième problème, introduire un étranglement sur un tuyau véhiculant de l'eau revient à augmenter les pertes de charge, donc à diminuer le débit; dans un tuyau de 100 mm, un débit de 10 L/s conduit à une vitesse proche de 1 m/s, ce qui conduirait à une vitesse 16 fois supérieure dans un tuyau de 25 mm, soit environ 15 m/s, ce qui est impossible avec une pression de 1 bar. Le débit serait donc réduit, dans des proportions importantes. La pression elle ne peut pas augmenter, elle reste de 10mhe, soit 1 bar, à l'entrée du tuyau de 25, et diminuerait en sortie de tuyau. Ce montage est donc totalement inadapté si tu souhaites y installer une turbine.

[thibr]

https://www.connaissancedesenergies.org ... lectricite
il manque un facteur de rendement dans ton calcul
La puissance d’une centrale hydraulique peut se calculer par la formule suivante(9):

P = Q.ρ.H.g.r
Avec :
P : puissance (exprimée en W) ;
Q : débit moyen mesuré en mètres cube par seconde ;
ρ : masse volumique de l'eau, soit 1 000 kg/m3 ;
H : hauteur de chute en mètres ;
g : constante de gravité, soit près de 9,8 (m/s2) ;
r : rendement de la centrale (compris entre 0,6 et 0,9)

[izentrop]

Tout est sur le site https://hydroturbine.info/potentiel-ene ... hute-deau/

[Cyril333]

Merci pour le lien izentrop, mais je connais ce site, il est excellent et plein d'infos mais il ne m'a pas permis de répondre à toutes mes questions.

Merci bien, bardal, je commence à y voir plus clair !
Pour y voir encore plus clair, admettons maintenant que je dispose d'une cuve au bas de laquelle est percé un trou de 100 mm d'où sort un tuyau de même diamètre qui entraîne une turbine 10 m plus bas. En négligeant les pertes de charge et la hauteur de la cuve, ma pression en bas devrait être de 2 bars, avec un gros débit. Si au lieu d'un tuyau de 100 je mets un tuyau de 25 mm de diamètre, le débit sera bien moindre. Si je garde 100 mm sur presque tout le dénivelé et que je réduise progressivement le diamètre à 25 juste avant la turbine, grâce au poids de la "colonne" d'eau j'aurai un plus gros débit que si toute la longueur du tuyau est en 25 mm, non ?

[sicetaitsimple]

Pour y voir encore plus clair, admettons maintenant que je dispose d'une cuve au bas de laquelle est percé un trou de 100 mm d'où sort un tuyau de même diamètre qui entraîne une turbine 10 m plus bas. En négligeant les pertes de charge et la hauteur de la cuve, ma pression en bas devrait être de 2 bars, avec un gros débit. Si au lieu d'un tuyau de 100 je mets un tuyau de 25 mm de diamètre, le débit sera bien moindre. Si je garde 100 mm sur presque tout le dénivelé et que je réduise progressivement le diamètre à 25 juste avant la turbine, grâce au poids de la "colonne" d'eau j'aurai un plus gros débit que si toute la longueur du tuyau est en 25 mm, non ?

Bonjour,

tout d'abord une petite remarque, en hydraulique on parle généralement en bar relatif, c'est-à-dire en bar au dessus de la pression atmosphérique. Dans ton exemple, ta "pression en bas", à débit nul (vanne admission turbine fermée), sera donc d'environ 1 bar, et non 2, et ce dans les deux cas (100 ou 25mm).

Si maintenant tu ouvres la vanne, tu vas créer dans les deux cas un débit et donc des pertes de charges, mais celles-ci seront moins importantes dans le cas du tuyau de 100mm que dans celui du tuyau de 25 et donc ton débit sera plus important dans un tuyau de 100.

Si tu choisis une solution hybride ( 100m sur une partie et 25 sur l'autre), tu seras entre les deux, mais on ne peut pas dire que ce sera grâce "au poids de la colonne d'eau", mais plutôt à des pertes de charge "minorées" dans la partie de ta conduite en 100mm.

[bardal]

Avec un dénivelé de 10 m, tu ne pourras pas dépasser une pression de 1 bar (10 m de hauteur d'eau), quelle que soit la solution que tu choisiras. C'est physiquement impossible.

Pour ce qui est du rendement de la turbine, pour de si faibles chutes, il est très difficile de dépasser un rendement de 0,5, peut-être 0,6; inutile de se référer à des rendements issus des installations industrielles, qui concernent des chutes et/ou des débits bien plus importants que celui que tu vises.
Les types de turbines à utiliser sont plutôt à choisir dans les Kaplan, ou les turbines à vis d'Archimède ou modèles pus récents (VLH, bien plus encombrante et plus coûteuse); mais ne te leurre pas, les petites turbines ont toujours un rendement assez faible.

Si ce projet se concrétise, ne lésine pas sur le diamètre du tuyau de descente (c'est pas cher et ça se travaille bien) et ne met aucun rétrécissement qui ne soit obligatoire; les turbines de très basse chute travaillent à faible pression, mais demandent le meilleur débit possible; on trouve de tels engins sur le net ( https://www.made-in-china.com/products- ... rator.html , c'est chinois bien sûr).

[Cyril333]

Merci à tous les 2 !
encore une question : y a t'il un système permettant de réguler le débit en sortie de tuyau, à la demande ? une électro-vanne peut-elle s'ouvrir plus ou moins, automatiquement en fonction de la demande en électricité ?