Projet Micro hydroélectrique

[tranber28]

Bonjour
Je vie en site isolé sans edf
L'ete jai assez de solaire mais l'hiver cest light....
Par contre l'hiver jai une source que je capte!
Donc voudrais me faire une turbine et je partirais sur une turbine pelton car ces ceux que je pense irai le mieux
(Je suis mauvais en math et j'essaie de pas faire de fautes de calcul, mais ....)
Je me suis servie pas mal de ce site ( https://hydroturbine.info )pour les calculs car me reste à déterminé le potentiel exploitable...
Les données initiales:
Hauteur de chute (90 m)
Débit d’eau disponible : 4,5 l/min ( 0.075 l/sec ? )
Diamètre du tuyaux (ø32)
Longueur des tuyaux (300m)
Pelton envisagé : 165mm de ø

Vitesse de l’eau:
42.02[m/s] ?
Vitesse angulaire:
509.09rad.s ?
Vitesse de rotation:
81.07 tr.sec ?
4863.92 tr.min ?
Section d’injection:
0,75mm pour 1 injecteur
Force du choc d’un jet:
4.19622 N ?
Couple:
0.33 Moment du couple [N.m] ?

( de partout ou il y a un ? Ces que j'ai calculé.... juste ou faux ?! )

Bien sûr il y a des pertes de charges ...

Vous en pensez quoi de mes résultats ?
Car la j'ai pas beaucoup de couple.... et donc trouver une génératrice va devenir compliqué ^^
Donc Faudrais que je change de diamètre de pelton envisagé ?

Vous en pensez quoi ?

Merci à vous


Ps: je cherche pas à produire des Kw
Juste 300w et ces parfait
Moins ça fera l'affaire
Plus ces du bénéfice !!

 

[Guy69]

Bonjour
sujet intéressant que j'avais commencé à regarder pour une micro station en Asie, mais les spécialistes de EDF sans Frontière ont pris le relais et sont bien plus compétents que moi, j'ai donc arrété de suivre le sujet.
Mais par curiosté je vais suivre ton post!

Hydroélectricité

Hydroélectricité ou énergie hydroélectrique : retrouvez la définition, les principes de fonctionnement, les chiffres clés et les acteurs majeurs de cette source d'énergie.

www.connaissancedesenergies.org

Cordialement
Guy

 

[Alex31]

tu as une chute d'eau, mais as tu la possibilité de faire un stockage/réservoir en haut?

ton besoin en électricité varie en fonction de ta consommation dans la journée, et tu pourrais avoir une génératrice de puissance supérieure au débit moyen de la chute

ça voudrait dire un tuyau plus gros

 

[SULREN]

Bonjour,
Projet intéressant, à suivre.
Je ne suis pas un spécialiste du sujet, mais je me débrouille bien en méca des fluides.

Vitesse angulaire:
509.09rad.s ?
Vitesse de rotation:
81.07 tr.sec ?
4863.92 tr.min ?

Je trouve la même chose, à partir de la vitesse du jet que tu as indiquée, et que je calculerai .... à mon retour chez moi.
Il s'agit de la vitesse qui donne le rendement optimal (eau retombant des augets à vitesse nulle).
Les pertes de charge sont faciles à calculer aussi.

Ps: je cherche pas à produire des Kw
Juste 300w et ces parfait

Je ne veux pas être défaitiste, et surtout avant d'avoir fait tous les calculs, mais par simple règle de trois faite mentalement à partir du Cheval Vapeur (75 Kg m/sec = 736 W) le pense que 4,5 litres d'eau descendant par minute de 90 m ne produiront jamais 300 W.......plutôt vers 50 W en tenant compte des pertes de charges et rendements divers (A recalculer avec papier crayon).
Il faut commencer par calculer la puissance théorique maximale produite par cette chute avant d'aller chercher la bonne génératrice.

 

[gégé62]

bonjour,
bravo pour ce joli projet.
Mais avant toute chose, il faut connaitre la puissance disponible dans le flux d'eau capté:
C'est à dire la pression*débit dans les unités qui vont bien.
Sauf erreur, la pression correspondant à une hauteur de 90m est de 900000 Pascal. Le débit est de 4.5/1000/60 (en m3/s).
Ce qui donne une puissance "départ" de 67.5 W.
Il faut compter les pertes c'est à dire
- la perte de charge linéaire dans le tuyau: admettons qu'elle peut être très faible
- la perte de charge locale au niveau de l'orifice de sortie (pour une turbine Pelton il faut de la vitesse)
- due au rendement de la roue Pelton (je ne sais pas, peut-être 0.5 dans le meilleur cas, il me semble que plus l'installation est petite, moins bon sera le rendement)
- due au rendement de la génératrice , là aussi pour une si petite puissance, il ne sera sans doute pas terrible, disons 0.5

ce qui donne une puissance électrique disponible en sortie de l'ordre de 15 à 20W.

Je viens d'aller vite fait sur le site que tu indiques, et effectivement la puissance (potentiel énergétique) est inférieur à 100W. N'as-tu pas fait une erreur dans le débit, qui en m3/s est de 0.000075 ) ?

 

[Didier SIMON]

Il faudra surement faire une retenue en haut ( barrage ) et n'utiliser qu'a la demande .

 

[slk]

N'as-tu pas fait une erreur dans le débit, qui en m3/s est de 0.000075 ) ?

exact car 4.5 litres minutes c'est une pissette de robinet

 

[MARECHE]

Bonjour
Excuses moi mais un aussi petit pipi ne justifie pas l'investissement ni le travail. 1l/s me parait un minimum, il ne faut pas oublier le problème de la régulation du débit pour maintenir la hauteur de chute. S'il faut faire un barrage, bonjour les eaux et forêts, comment maintenir un débit minimal?
Salutations

 

[MARECHE]

Bonjour
Dans les Vosges on appelle un ruisseau capable de faire tourner une scie (1kw) (en hiver) une goutte.
Salutations

 

[fredcoach]

Je me demande si pour un débit aussi faible un moteur volumétrique (à pistons ou palettes) ne serait pas plus intéressant qu'une turbine.

 

[SULREN]

1l/s me parait un minimum,

Bien oui d'après le pifomètre, si on veut faire tourner une petite scie.
On sait que 1 Cheval Vapeur = 75 Kg m /sec = 736 W,
donc que grosso modo:
100 Kg m/ sec produisent 1000 W ce qui correspond à la chute toutes les secondes d'une hauteur de 1 m d'un gars un peu enrobé et habillé, ou d'un litre d'eau qui chute de 100 m.

Je me demande si pour un débit aussi faible

Avec un débit aussi faible à environ 9 bars.
- Avec un détendeur tu as ton eau courante pour la maison,
- Avec un double piston (ou membranes) et des clapets tu produis ton air comprimé,
- Avec un hydro-injecteur (un venturi) tu fais une pompe de relevage d'eau usées, ou autres,
- Avec un détecteur de mouvement et une électrovanne tu fais un canon à eau pour chasser le héron de ta mare,
-etc

 

[tranber28]

Whaoo merci beaucoup a vous pour toutes ces réponses.
Alors je peut pas faire de barrage ou autre, car je le capte au milieu de la forêt sur terrain communal... et jai pris que le "gauche" sans demandé le droit.... donc pas vue pas pris !


Ensuite je suis sur batterie pour stocke l'énergie (des panneau solaire par exemple ) en 12Volt
La maison, et elle aussi tout en 12volt et cela marche très bien ^^

Alors oui il es fort probable que je me soit planter à un moment donné (même si j'ai refait les calcul, mais à une virgule ces possible surtout avec ces ordre de grandeur... )

Après 4,5l min c'était la moyenne en avril et en juin elle a tarie, et pour le moment toujours pas repris !
Après au plus gros de l'hiver je suis à beaucoup plus !!
Mais je me suis dit 4,5litre pouvais être la moyenne!

Ensuite au pire 20/50w ça sera mieux que rien ! Puis j'ai "juste" 200w de panneau solaire et ça me suffit largement pour la maison (le frigo et le chauffe eau sont à gaz ) et machine à laver sur groupe électrogène, comme l'atelier, de plus quand tourne le groupe électrogène un chargeur de 30amp recharge les batteries !

Donc à la maison reste la lumière ( tout en led 12v ) la musique (poste voiture ) la télé (rarement ) et chargeur tel .... Donc peut de consommation!!

Merci à vous pour tous

 

[fredcoach]

Si j'ai bien lu tu peux obtenir dans le pire des cas 20W mais c'est 24h/24 alors que les panneaux solaires ne donnent bien que pendant quelques heures (d'ailleurs, même en plein hiver ils participeront). La production étant plus régulière, les batteries interviendront moins (et leur rendement n'est pas fameux). Cependant, tu as intérêt à vraiment optimiser la conversion mécanique-électrique. De ce que je comprends une turbine n'a un bon rendement que pour des puissances relativement élevées. Mais je pense que certains ici auront un avis plus autorisé que le mien sur ce point.

 

[coredump]

A mon avis entre les pertes de charges, les frottements, les pertes de conversion/stockage faut même pas espérer récupérer quelque-chose d'utile...

 

[tranber28]

Merci beaucoup
Oui frigo et chauffe eau sont à gaz
Donc il y a t'il une alternative autre que turbine pour récupéré cet mini force ou comme cela a était dit trop petit pour en faire de l'électricité ?

 

[FB29]

4.5 litres minutes c'est une pissette de robinet

+1, Une douche c'est autour de 12 l/mn ... donc ça pisse comme 1/3 de douche ... avec un peu plus de force quand même due à la hauteur de chute ...

Vu autrement 4,5 l c'est 450 cl / 60 = 7,5 cl / seconde, soit moins d'une tasse à café par seconde ...

A mon avis aussi il ne faut pas espérer en récupérer valablement de l'énergie électrique ...

Même avec un mauvais ensoleillement des panneaux solaires seront plus efficaces amha ...

 

[SULREN]

Re,
Pour :
- Un débit d’eau de 0,075 litre/sec à la température de 10°C
- Dans un tuyau en PE type PN16 DN32 (soit 26 mm de diamètre intérieur) et de 300 m de long
Je trouve une perte de charge de 0,051 bars (soit 0,525 m de hauteur d’eau) avec mon tableur de calcul perso. J’espère qu’il n’est pas faux pour ce si petit débit.

La puissance potentiellement récupérable au pied de la descente de 90m en dénivelé (diminuée de 0,525 m) est donc de : 65,765 W
C’est ce que récupérerait quasiment un gros vérin très lisse et bien graissé, dans un déplacement très lent.

L’énergie potentielle de l’eau due à sa pression (voisine de 9 bars) est transformée en énergie cinétique dans les jets qui sortent des buses des injecteurs Pelton.
Il y a une petite perte par frottement à ce niveau là. On peut craindre que sur des buses de 0,75 mm de diamètre dont a parlé @tranber28 on ait une rugosité relative plutôt mauvaise par rapport aux grosses buses des centrales hydrauliques EDF.
De plus de rendement de la roue Pelton est mieux optimisé dans une centrale EDF que dans cette micro-centrale.

En conséquence le rendement des turbines Pelton qui est donné voisin de 0,9 pour les grosses centrales peut très bien chuter à 0,8 ou 0,7 dans le cas présent.

Ensuite vient le rendement de ce petit alternateur et de son redresseur. Je ne connais pas ces petites machines, mais le 0,5 annoncé par @gégé62 peut très bien être le cas. Des spécialistes pourront nous le préciser.

De nos 65,76 W initiaux il ne resterait plus que 20 à 25 W qui iraient se stocker dans la batterie, qui elle-même n’est restituerait que……après déduction de ses propres pertes.

Mais c’est de l’énergie gratos …… une fois l’investissement amorti (c’est-à-dire quand ??? ).
Et c'est aussi de l'énergie électrique disponible dans un endroit non desservi par le réseau.

 

[FB29]

0,75mm pour 1 injecteur

Il faudra de l'eau bien filtrée pour ne pas boucher les injecteurs

 

[FB29]

j'ai "juste" 200w de panneau solaire

Par temps couvert le rendement est autour de 5% je crois ? ... ce qui ferait 10 W. En rajoutant 200 W de panneaux tu aurais autant que ce qui semble pouvoir être tiré de l'installation hydraulique ....

 

[JASON]

Bonsoir,
Voir ceci :




A savoir; la majorité des mini centrales hydrauliques privées se trouvent essentiellement dans les Pyrénées mais aussi dans les Hautes-Alpes, la Drôme, etc... (Surtout dans les régions défavorisées en équipements depuis des lustres...)
JASON

 

[FB29]

Vidéos intéressantes !

Je ne soupçonnais pas que les turbines Pelton faisaient ce bruit saccadé, mais fort compréhensible à chaque passage d'auget devant les injecteurs.

 

[fredcoach]

La première vidéo montre l'utilisation d'une vis d'Archimède, pourquoi le commentateur s'extasie-t-il devant la nouveauté d'une invention qui date de quelques milliers d'années? D'autant plus que l'ingénieur japonais n'a visiblement pas tout compris de la vis d'Archimède...
Dans le cas de notre ami, ce n'est pas du tout adapté, la différence de pression entre l'entrée et la sortie doit être faible.

 

[fredcoach]

Merci beaucoup
Oui frigo et chauffe eau sont à gaz
Donc il y a t'il une alternative autre que turbine pour récupéré cet mini force ou comme cela a était dit trop petit pour en faire de l'électricité ?

Comme je l'ai écrit plus haut, moteur volumétrique. Je suggère de regarder du côté des pompes à palettes.

 

[enguerland91]

Cela ne sert à rien de chercher le moteur hydraulique plus que parfait puisque la théorie ne prévoit pas que l'on puisse extraire plus de 75 w d'une telle hauteur de chute avec un tel débit

 

[yvon29]

Bonjour
Tu es certain de 4,5 l / min?
C'est à peine un pipi de moineau...

J'avais lu au départ 4,5 l / seconde, et c'est encore pas énorme....

Enfin, 60 x plus...

 

[fredcoach]

Cela ne sert à rien de chercher le moteur hydraulique plus que parfait puisque la théorie ne prévoit pas que l'on puisse extraire plus de 75 w d'une telle hauteur de chute avec un tel débit

75W 24h/24, ça fait quand même 150 Ah pour charger une batterie 12V, ce qui n'est pas négligeable lorsqu'elles font en général autour de 100 Ah. Même en tenant compte des rendements de conversion et de stockage, ce doit être suffisant pour l'application envisagée.

 

[Jmr06]

Si @tranber28 dit que 20 à 50 W lui serait déjà utile, pourquoi ne pas le croire ? C'est probablement lui qui connait le mieux son besoin.

 

[SULREN]

Bonjour,
Aller ! Je donne aussi mon humble avis sur les vidéos du post #20…..(et je ne demande pas aux autres de le partager).
Je ferai aussi les calculs relatifs au projet le plus intéressant qui a été montré.

La vidéo N°3: fait partie de ces milliers de Youtube de merde dont on ne tire rien de bon. Le gars s’est fait plaisir à réaliser un beau petit barrage en béton, mais pour sa hauteur de chute il aurait mieux fait d’utiliser une hélice en plastique de petit ventilateur placée dans un tube. Cela aurait fait turbine Kaplan bien plus adaptée à la situation que sa fausse Pelton avec tous ces raccords autour.

La vidéo N°1:( celle faite au Japon) montre une réalisation industrielle aboutie, pratique, facile à transporter et à installer au fil de l’eau n’importe où. Elle trouvera des clients….même si elle est basée sur la bonne vieille vis d’Archimède, utilisée à l’envers.

La vidéo N°2: est celle du plus grand intérêt (pour moi) et de plus elle s’inscrit bien dans la discussion ouverte par @tranber28 ;
C’est une installation d’amateur, où on peut trouver, bien sûr, ici et là des points à améliorer (qu’il signale lui-même d’ailleurs) mais qui est une installation opérationnelle, avec une vraie turbine Pelton, très bien adaptée à la hauteur de chute exploitée.

Le seul point que je lui reprochais (à tort, je m'en suis aperçu après) était la trop forte perte de charge dans le tube, due à un débit réglé trop fort, et dont je pensais qu’elle déplaçait le point de fonctionnement trop loin de l’optimum (c’est une courbe en cloche).
En effet, le gars dit qu’il a 6,4 bars à l’extrémité du tuyau lorsque la vanne d’admission turbine est fermée, et qu’il a «un peu plus de 4 bars» en fonctionnement.

J’ai donc décidé de chercher le point de fonctionnement optimal qui donne le plus de puissance théorique pour cette chute et avec le tuyau qu'il a posé :
Puissance = K (coefficient) * Pression (à l’arrivée du tuyau à la centrale) * Q (Débit qui passe).

Mais Pression = 6,4 Bars – perte de charge = 6,4 bars – 0,21468 * Q^2
Avec Q en litres / seconde et tuyau de 150 m en DN50 (indications données dans la vidéo).

Donc :
Puissance = K * ( 6,4 bars – 0,21468 * Q^2 ) * Q

Si on a Q = 0 (vanne admission fermée) la puissance est nulle, normal.
Si on a Q = 5,46 litre/ sec la perte de charge est telle que 0,21468 * Q^2 = 6,4 bars
Donc P= K * (0) * 5,46 =0
La puissance nulle aussi. On a un tuyau coulant à air libre, ce qui bon pour arroser à la rigole, mais pas pour produire des watts.

Mais si on Q = 3,25 litres/sec la perte de charge est de 0,21468* 3,25^2 = 2,267 bars
Il reste 6,4 – 2,267= 4,132 bars c’est-à-dire « un peu plus de 4 bars ».
On est au point de fonctionnement choisi par l’auteur de la réalisation.

Pouvait-il faire mieux, comme je le supposais au pif, au départ ?
La résolution de l’équation de la puissance montre que le sommet de la courbe en cloche est atteint lorsque
Q = 3,153 litres / sec et que la perte de charge est de 2,135 bars

La puissance théorique récupérable est alors de :
3,153 /1000 * (6,4 – 2,135)*100000= 1344 watts

Ne chipotons pas ! Notre gars travaille bien au sommet de la courbe en cloche, avec son débit de 3,25 litres/sec et ses 2,267 bars de perte de charge dans le tuyau. CHAPEAU L'ARTISTE !!!!
Il dit qu’il en récupère en sortie onduleur 830 watts. Son rendement global est donc plutôt bon lui aussi.

PS: on voit aussi que le tuyau DN32 de @tranber28 est archi surdimensionné pour son débit de 0,075 litre /sec
S'il maintient son projet, il a intérêt à revoir cela. Inutile de dépenser dans un gros tuyau.
Je lui calculerai la courbe en cloche qui lui va bien.

 

[FB29]

La question que je me pose est de savoir si c'est vraiment réaliste de réaliser de façon fiable une si petite centrale de 20 à 25 W utile, un débit de 7,5 cl / s à travers un injecteur de 0,75 mm sous une pression autour de 8 bars ? Il faudrait déjà que l'eau soit super bien filtrée pour ne pas boucher l'injecteur ...

Une turbine à priori introuvable dans le commerce, donc à faire de toute pièce ?

Pour l'alternateur quelle solution, il n'y a pas grand chose dans ces puissances là non plus, à part des bricoles dont la durée de vie doit être proche du néant ?

75W 24h/24

On est plutôt dans les 24 W utiles ... ce qui fait 2A sous 12 V ... 48 Ah au bout de 24 h

Personnellement je ne le sens pas pour une si petite puissance. Mais bon, il y a déjà eu d'autres projets que tous jugeaient impossibles et ils l'ont pourtant fait !

 

[enguerland91]

Moi je n'y crois pas non plus à cette solution déjà pour une raison majeure c'est que (si j'ai bien compris) il s'agit de mettre du matériel dans le domaine public donc le premier c..........d qui passera par là va se défouler en sabotant l'installation ou alors il faut que tout soit dissimulé soigneusement.
J'ai connu dans ma jeunesse une "guerre de l'eau" aussi par le fait qu'un paysan nous privait de l'eau qui passait dans le bas du jardin de mes parents pour donner de l'eau à sa prairie.