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Conception et modélisation numérique d'une hydraulienne flottante
 

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Conclusion

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Exemples de projets
 

Système Rutten

La société belge Rutten conçoit et développe des systèmes bien adaptés à l’électrification rurale autonome des villages. La gamme couvre des besoins en puissance allant de 15 à 500 kW.

L’hydraulienne Rutten modèle Delta a une puissance nominale de 15 kW. Elle peut équiper tout tronçon de rivière parcouru par un courant de minimum 1.4 m/s sur une surface de 10 m de large sur 10 m de long, avec une profondeur d’eau minimale de 80 cm sans obstacle.
La machine peut produire indifféremment en triphasé 380 V, triphasé 220 V ou 12 kW en courant continu pour la charge de batteries. Elle peut également produire en monophasé 220 V.

Exemple de réalisation Rutten (hydraulienne Delta) au Congo en 2000, pour l'électrification du village de Kikimi, en banlieue éloignée de Kinshasa sur la rivière Ndjili (2000 hab. soit 300 ampoules, 2 frigos, 1 télévision) :
 


 

La société développe également des turbines pour basses chutes de 2 à 4 m, sans génie civil, pour des débits allant de 10 à 120 m³/s et pour des puissances jusqu’à 2,8 MW. En Europe, le Rhône, le Rhin et le Danuble seraient des candidats intéressants pour ce type d’installations.

Exemple de réalisation à Liège ( lieu dit Les Grosses Battes), en amont d'un des barrages de l'Ourthe (affluent de la Meuse) :
 

 

Système Hydro-Gen
 

La société Hydro-Gen travaille depuis plus de 3 ans à développer un modèle d'hydraulienne flottante à roue à aubes, bidirectionnelle, la machine étant mouillée ou amarrée.
Développée pour une utilisation en milieu marin afin de tirer partie de l'énergie des courants de marée en des passes bien choisies, le système est également adapté à une utilisation fluviale avec des rendements potentiellement plus élevés (les aubes pouvant être profilées car le courant devient dans ce cas unidirectionnel).

A la différence du modèle Delta de Rutten, la machine est munie d'une tuyère dont le rôle est de capter puis de concentrer l'eau en mouvement jusqu'aux aubes. Ces dernières entraînent ensuite un générateur synchrone au moyen d'une transmission par chaîne et d'un multiplicateur.

L'entreprise dispose d'un prototype dont la roue mesure 2,3 m de diamètre pour 1,8 m de largeur et fournit 10 kW à 8 tours/seconde pour un courant de 8 noeuds (4.1 m/s). Ce prototype est en évolution constante.


 

L'objectif pour 2009 serait de construire un engin de 750 kW qui serait installé en rade de Brest et relié au réseau par câble sous-marin, après mise en forme de la tension (20 kV / 50 Hz). Le coût descendrait à 1,3 million d'euros à partir de quelques unités produites, ce qui le ramènerait à celui d'une éolienne de puissance identique.

 

Performances atteintes    
 

Système Rutten

La puissance délivrée dépend évidemment de la vitesse du cours d’eau; une roue Rutten de 1.8 m de diamètre et de 5 m de long délivrera :

  • 2 kW à 5 km/h / 1.4 m/s,
  • 5 kW à 7 km/h / 1.9 m/s,
  • 15 kW à 10 km/h / 2.8 m/s.


source Rutten

 

Système Hydro-Gen

Le prototype, dont la roue mesure 2,3 m de diamètre, fournit 10 kW à 8 tours/seconde pour une vitesse de courant de 4.1 m/s.

La puissance produite est fonction de la formule : P = ½ρηSV³, où ρ représente la densité de l’eau, η le rendement, S la surface exposée et V la vitesse du courant.
Avec une optimisation correcte du rendement énergétique, on peut espérer : P = 100 SV³
C’est bien sûr le facteur « vitesse du courant » qui est surtout déterminant, compte tenu de la puissance cube qui l’affecte, plus que le rendement propre de la machine, représenté par le facteur 100.

Ainsi une roue Hydro-Gen de 10 m de diamètre (module de 14 x 16 m) produirait une puissance allant de 0 à 700 KW en suivant une hyperbole fonction du cube de la vitesse du courant de 0 à 4,6 m/s (ou de 0 à 9 nœuds) :
 


source Hydro-Gen


En extrapolant, une unité de 25 x 30 m utilisant une roue de 20 m de diamètre pour un tirant d'eau de 8 m (soit 2/5 du Ø) peut théoriquement fournir une puissance de 1 MW.

En savoir plus


Dossier de présentation
du projet Hydro-gen

 

    Introduction                         Théorie des roues à aubes