Le principe de fonctionnement d'une mini centrale hydroélectrique. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Le principe de fonctionnement d'une microcentrale hydroélectrique est que ses ouvrages hydrauliques fournissent la pression nécessaire de l'eau circulant vers les pales d'une turbine hydraulique, qui entraîne un générateur qui produit de l'électricité. Cette pression de l'eau est formée par la dérivation - l'écoulement naturel de l'eau (s'il s'agit d'un type de dérivation d'une microcentrale hydroélectrique) ou d'un barrage (s'il s'agit d'un type de barrage).

Les paramètres techniques d'une micro centrale hydroélectrique dépendent des conditions hydrotechniques :

• de la consommation d'eau - le volume d'eau en litres (ou mètres cubes) traversant la turbine en 1 seconde ;
• de la pression - la distance entre le point haut et le point bas de l'eau tombant sur la turbine (Fig. 4). En fonction des caractéristiques de pression, les microcentrales hydroélectriques à haute pression, moyenne pression et basse pression sont divisées.

Fig.4. Valeur de tête

Aussi, la conception d’une microcentrale hydroélectrique dépend de son aménagement. La figure 5 montre une microcentrale hydroélectrique à pression de type dérivation. Le principe de son fonctionnement est que l'eau est évacuée par un canal de dérivation avec une légère pente et, grâce à la longueur du canal, la pression d'eau requise est atteinte. Ensuite, l'eau est acheminée via une canalisation sous pression jusqu'à une unité hydraulique située en dessous, après quoi l'eau usée est renvoyée à la rivière.

Fig.5. Micro HPP à pression avec canal de dérivation

Ci-dessous, la figure 6 montre une microcentrale hydroélectrique sans canal de dérivation. Sa différence avec une centrale hydroélectrique dotée d'un canal de dérivation est que la pression nécessaire est obtenue grâce aux conditions naturelles - une grande pente du lit de la rivière. L'eau est fournie directement depuis la structure de prise d'eau via un bassin sous pression jusqu'au pipeline.

Fig.6. Micro pression HPP sans canal de dérivation

Dans certains cas, les microcentrales hydroélectriques sont construites en construisant un barrage le long du tracé d'une rivière ou d'un ruisseau (Fig. 7). Cela permet de résoudre deux problèmes :

1. atteindre la pression requise en élevant l'eau à la hauteur requise ;
2. régulation du débit et du régime de l'eau (ce qui est résolu dans les exemples ci-dessus en utilisant une piscine sous pression).

L'eau accumulée dans ce petit réservoir fonctionne alors selon le même principe : l'eau est amenée à l'unité hydraulique via une canalisation sous pression.

Fig.7. Microcentrale hydroélectrique avec barrage

Il est également possible de construire une petite microcentrale hydroélectrique sur un canal d'irrigation (Fig. 8). Une condition nécessaire est un débit élevé (courant élevé). L'équipement lui-même occupe une partie du canal, la turbine est complètement immergée dans l'eau et laisse passer une partie du débit à travers elle, le reste de l'eau passe par le canal de dérivation de la micro centrale hydroélectrique.

Fig.8. Micro HPP sur un canal d'irrigation

À condition qu'il y ait une faible pression (à partir de 1,5 mètres), mais un débit d'eau suffisant, il est possible d'installer une centrale hydroélectrique à basse pression avec un puits vertical, d'une puissance allant jusqu'à 1 à 3 kW, comme le montre la figure 9. Cette conception utilise une turbine hydraulique basse pression de type Kaplan, à arbre vertical et générateur synchrone. De telles microcentrales hydroélectriques sont constituées des ouvrages hydrauliques suivants :

• prise d'eau;
• porte-régulateur ;
• canal de dérivation ;
• plateau;
• tuyau d'aspiration;
• déversoir.

Fig.9. Microcentrale hydroélectrique à basse pression avec tuyau d'aspiration

Fig.9-1 Micro centrale hydroélectrique d'une capacité de 1000 W sur la rivière Chon-Kyzyl-Suu (région de Jety-Oguz)

Parlant de l'emplacement des turbines hydrauliques (verticales ou horizontales), il faut savoir que cela dépend des paramètres de débit (pression et débit d'eau) et du type de turbine. En général, nous pouvons dire que :

• la disposition horizontale de la turbine hydraulique entraîne une augmentation de la taille de la microcentrale hydroélectrique dans son ensemble (en raison de la longueur de l'arbre de la turbine et du système de transmission d'énergie de rotation, augmentant la taille de la salle des turbines, etc.) , mais en général cela simplifie la construction de la microcentrale hydroélectrique (Fig. 10).
• La disposition verticale de la turbine hydraulique permet d'obtenir un meilleur équilibrage axial de l'unité et de réduire considérablement la taille de la microcentrale hydroélectrique elle-même, mais en même temps, ce schéma est plus exigeant sur l'installation de la turbine hydraulique ( équilibrage précis de l'axe de rotation) et sur la fondation porteuse de l'unité (position horizontale stricte du sol de travail et ses caractéristiques de résistance, permettant de supporter le poids de l'unité hydraulique), ainsi qu'une pression axiale importante sur la structure ( Fig.11).

Fig.10. Schéma d'une micro centrale hydroélectrique avec une disposition horizontale de l'unité hydroélectrique

Fig.10-1. Micro HPP d'une capacité de 5 kW près du village de Chon-Sary-Oi sur la rivière Orto-Koy-Suu

Fig. 11 Schéma d'une unité hydraulique à disposition verticale dans le village de Balbay, district de Tyup

Auteurs : Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

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