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Conception et modélisation numérique d'une hydraulienne flottante
 

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Avant-projet sommaire
Avants-projets détaillés
Production d'eau potable
Production d'énergie
Conclusion


Introduction

Bilan de l'existant

Théorie des roues à
     aubes

Modélisation numérique

Conclusion

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A l'origine, le but de ce projet était de répondre à un besoin : réduire la dépendance énergétique des zones rurales en République Centrafricaine situées en bordure de cours d'eau vis à vis des combustibles fossiles (cf. avant-projet).
Les groupes électrogènes étant utilisés de manière quasi systématique dans tout le pays et le cours du brut explosant, il devient urgent pour ces populations de recourir à de nouveaux modes de production d'énergie, décentralisés (en l'absence de réseau électrique) et à un coût compétitif. 

La République Centrafricaine disposant d'un réseau hydrographique particulièrement dense, il est donc intéressant de se tourner vers l'hydroélectricité, énergie renouvelable par excellence. Les besoins étant généralement faibles (au maximum de quelques centaines de KW pour chaque point ), la construction de barrages au fil de l'eau, impliquant des travaux de génie civil particulièrement lourds et coûteux, n'est pas justifiée. De plus, les cours d'eau navigables doivent le rester. La solution est donc de recourir à des systèmes plus légers, baptisés hydrauliennes, ancrés dans le courant et exploitant l'énergie cinétique seule de l'écoulement. Leur particularité est qu’elles ne nécessitent aucun génie civil et récupèrent l’énergie cinétique de l’écoulement selon le principe de la roue hydraulique. Elles sont par conséquent bien adaptées aux rivières rapides.

De tels projets d’électrification, déjà largement mis en oeuvre au Congo par exemple (cf. chapitre "Bilan de l'existant", contribuent à l’amélioration des conditions de vie dans les milieux ruraux et freinent de ce fait l’exode rural.

Il existe plusieurs types d'hydrauliennes, que l'on peut classer en deux catégories : les hydrauliennes à hélices, totalement immergées dans le courant, et les hydrauliennes basées sur le principe de la roue à aubes, partiellement immergées.

Les prototypes d’hydrauliennes à hélice présentent des problèmes de fatigue des matériaux et de cavitation, fréquemment rencontrés en éolien. De plus, elles sont particulièrement vulnérables au charriage de matériaux, ce qui les rend inadaptées à une utilisation sur des fleuves ou torrents présentant de fortes variations de régime.

La roue à aubes est donc un candidat intéressant : plus robuste, plus fiable, plus simple à construire et donc moins chère. Elle présente de plus l'avantage de ne pas perturber l'écosystème aquatique.

 

Autre avantage des hydrauliennes : l'énergie mécanique peut être directement récupérée sans conversion électrique pour faire fonctionner un module d'osmose inverse intégré à la structure flottante et donc produire de l'eau potable (à condition que l'eau brute ne soit pas excessivement turbide).

 

Genèse du Projet
 

C'est Mr Jean-Pierre Chaumat, ingénieur retraité expatrié à Bangui, qui nous avait contacté afin de solliciter notre aide sur la faisabilité technique de mettre en place de tels systèmes.
Le bénéficiaire serait le Service d'Entretien des Voies Navigables dans un premier temps, qui serait candidat pour des expérimentations pilotes sur la rivière Lobaye, affluent de l'Oubangui devenant le fleuve Congo en aval.

Nos recherches nous ont ensuite menés à l'invention de Mr Fonfrede, ce qui nous a donné l'idée d'adapter son profil de roue à aubes breveté à une utilisation de type hydraulienne (c'est à dire pour une hauteur de chute nulle, ce qui n'a encore jamais été expérimenté pour ce type de roue).

Nos recherches nous ont également donné accès aux performances atteintes par des machines équivalentes (technologies Rutten et Hydro-Gen), même si, pour des raisons de protection de la propriété industrielle, il nous a été impossible à ce stade d'accéder à des données plus fines de la part de ces deux sociétés. Ces résultats sont résumés dans la partie suivante "bilan de l'existant"

 

Rappel des objectifs du BEI - année 0
 

Notre but est ici est de valider le principe du procédé par la modélisation, dont les résultats seront bien sûr confrontés à la théorie et à l'expérience.

Une fois construit et calé, le modèle pourra ensuite, en année 1, servir de base à l'optimisation du coefficient de puissance de la machine, dans l'espoir de faire mieux que ce qui existe déjà.

 

 

Avant-Projet                            Bilan de l'existant