Canal de Gap

Ressource et usages

Usages et partage

Le partage de la ressource entre les usages et les usagers ...première compétence du Syndicat.

Techniques hydroélectriques développées à l'usine de Pont-Sarrazin

Les grands principes de fonctionnement des centrales équipées de roue Pelton :

La charge hydraulique permise par la conduite forcée qui provient des Jaussauds permet l’actionnement des turbines Pelton. En effet, l’eau mise en vitesse vient frapper à grande vitesse les augets entrainant la rotation de la roue, la turbine est du type « à action ». L’énergie produite provient plus de la vitesse du jet que du débit d’eau projeté.

Cette technique nécessite une grande maitrise des règles de construction des roues, de construction des installations, et de savoir faire en exploitation.

Turbine Pelton

La turbine pelton

Une turbine Pelton comporte une roue mobile, munie d'aubes appelées "augets" sur sa périphérie, et un ou deux injecteurs fixes qui envoient, à très grande vitesse, l'eau sur les augets. Le tout est entouré d'une bâche en tôle d'acier destinée à protéger la roue et à évacuer l'eau.

Résumé : les turbines Pelton ne sont pas actionnées par la « charge » de l’eau, mais par la vitesse du jet projeté contre les augets. La sortie d’injection et la turbine sont à pression atmosphérique soit 10.33 KPa et la vitesse du jet de l’ordre de 90 m/s.

Principe physique

Cette turbine est du type « à action » car l’énergie potentielle de l’eau venant de la conduite forcée des Jaussauds est transformée en énergie cinétique, par l’action d’un jet d’eau sur les augets de la roue.

Ce type de turbine ne dispose pas de diffuseur (ou aspirateur) en sortie d’eau, car celle-ci s’écoule librement à la pression atmosphérique. D’après le calcul de la vitesse spécifique, ces turbines sont adaptées à des chutes dites « hautes chutes », > à 400 m avec un faible débit d’eau (< 10 m³/s).

La vitesse d’eau en sortie de l’injecteur réponds à la formule : v=. D’autre part, la vitesse de rotation de la roue est approximativement égale à la moitié de la vitesse de l'eau à la sortie de l'injecteur, soit  De cette manière, l'énergie cinétique de l'eau est entièrement transmise à la roue, la vitesse de l'eau devenant quasiment nulle au creux des augets. Cette conception permet un rendement exceptionnel de l'ordre de 90%.

Cette turbine se caractérise par l’absence de poussée axiale, simplifiant ainsi la conception et l’entretien des lignes d’arbres des turbines.

Lester Allan Pelton, a inventé cette roue en 1879 en Californie.

Disposition et montage
Montage de la roue

L'axe de la roue est horizontal. L'alternateur est commandé par une roue, avec les dispositions suivantes :

Une roue : l'alternateur et la roue sont placés côte à côte.

Il peut y avoir deux roues, dans ce cas l'alternateur est placé entre les deux roues.

Constitution

Une turbine Pelton comporte une roue mobile, munie d'aubes appelées "augets" sur sa périphérie, et un injecteur fixe qui envoi, à très grande vitesse, l'eau sur les augets. Le tout est entouré d'une bâche ou d’un capotage en tôle d'acier destinée à protéger la roue et à évacuer l'eau.

Construction et fonctionnement
Roue à augets

Les turbines Pelton utilisent la roue dite « à augets ». Cette roue ressemble à un disque équipé d’augets ressemblant à des demi-coquilles de noix, placés en circonférence.

La forme de ces augets est très évoluée et permet au jet d’eau qui les frappe de se séparer en 2 jets déviés sur les côtés de la roue. Le nombre d’augets répond à une formule issue de l’expérience des constructeurs, soit Z=15+D/2d, avec Z = nombre d’augets, D = Ø primitif, d = Ø du jet d’eau. Leur nombre varie de 15 à 25 en pratique. Le diamètre du centre des augets est appelé le Ø Pelton, diamètre qui sert à positionner l’axe du jet d’eau, axe qui doit être tangent à ce Ø Pelton.

La roue-pelton

Roue Pelton

 

Construites le plus souvent d’une seule pièce, les roues Pelton sont moulées par coulage, avec des matériaux ferreux fortement alliés en chrome et nickel.

Le moulage de ces roues est une opération complexe et délicate, nécessitant des contrôles métallurgiques nombreux et coûteux. Les roues d’un diamètre important (> 1500mm) sont constituées d’une couronne moulée d’augets, couronne fixée entre deux disques servant de moyeu.

La surface intérieure des augets, appelée « intrados », doit avoir un état de surface polie pour optimiser l’écoulement de l’eau. La partie extérieure (extrados) des augets est nervurée pour augmenter la tenue mécanique de l’auget.

En 2009, le Canal de Gap a procédé à la commande de fabrication d’une roue neuve, en inox auprès de la Société DESGRANGES (38). Celle-ci sera installée sur la centrale 1 en remplacement de celle existante. La roue existante sera remisée et conservée « en secours ». Ce choix a été adopté par le Syndicat car, les délais de fabrication sont aujourd’hui très longs (plus de 15 à 20 mois) ce qui reviendrait, en cas de « casse » avec perte de production, la perte de 3 fois le prix d’une roue.