La turbine Pelton, également connue sous le nom de roue hydraulique tangentielle ou roue Pelton, a été inventée par l'américain Lester Allen Pelton dans les années 1870. Bien que plusieurs types de turbines aient été créés avant le type Pelton, c'est toujours le plus largement utilisé actuellement pour son efficacité.
Il s'agit d'une turbine à impulsions ou turbine hydraulique qui a une conception simple et compacte, a la forme d'une roue, composée principalement de godets, de déflecteurs ou d'aubes mobiles divisées, situées autour de sa périphérie.
Les lames peuvent être positionnées individuellement ou fixées au moyeu central, ou la roue entière peut être montée en une seule pièce. Pour fonctionner, il convertit l'énergie du fluide en mouvement, qui est généré lorsqu'un jet d'eau à grande vitesse frappe les pales en mouvement, le faisant tourner et commencer à fonctionner.
Il est généralement utilisé pour produire de l'électricité dans les centrales hydroélectriques, où le réservoir d'eau disponible est situé à une certaine hauteur au-dessus de la turbine.
L'histoire
Les roues hydrauliques sont nées des premières roues qui servaient à puiser l'eau des rivières et qui étaient déplacées par l'effort de l'homme ou des animaux.
Ces roues remontent au IIe siècle avant JC, lorsque des pagaies ont été ajoutées à la circonférence de la roue. Les roues hydrauliques ont commencé à être utilisées lorsque la possibilité d'exploiter l'énergie des courants pour faire fonctionner d'autres machines, connues aujourd'hui sous le nom de turbomachines ou de machines hydrauliques, a été découverte.
La turbine à impulsion de type Pelton n'apparaît qu'en 1870, lorsque le mineur Lester Allen Pelton d'origine américaine met en place le premier mécanisme à roues pour aspirer l'eau, semblable à un moulin, puis il met en place des moteurs à vapeur.
Ces mécanismes ont commencé à échouer dans leur fonctionnement. De là, Pelton a eu l'idée de concevoir des roues hydrauliques avec des lames ou des lames qui reçoivent le choc de l'eau à grande vitesse.
Il a observé que le jet a frappé au bord des pales au lieu de leur centre et que, par conséquent, le flux d'eau est sorti dans le sens inverse et la turbine a gagné en vitesse, ce qui en fait une méthode plus efficace. Ce fait est basé sur le principe selon lequel l'énergie cinétique produite par le jet est conservée et peut être utilisée pour générer de l'énergie électrique.
Pelton est considéré comme le père de l'hydroélectricité, pour sa contribution significative au développement de l'hydroélectricité dans le monde. Son invention à la fin des années 1870, surnommée par lui-même le Pelton Runner, a été reconnue comme la conception de turbine à impulsion la plus efficace.
Plus tard, Lester Pelton a breveté sa roue et en 1888 a formé la Pelton Water Wheel Company à San Francisco. «Pelton» est une marque commerciale des produits de cette société, mais le terme est utilisé pour identifier des turbines à impulsion similaires.
Plus tard, de nouveaux designs ont vu le jour, comme la turbine Turgo brevetée en 1919, et la turbine Banki inspirée du modèle de roue Pelton.
Fonctionnement de la turbine Pelton
Il existe deux types de turbines: la turbine à réaction et la turbine à impulsion. Dans une turbine à réaction, le drainage a lieu sous la pression d'une chambre fermée; par exemple, un simple arroseur de jardin.
Dans la turbine à impulsions de type Pelton, lorsque les godets situés à la périphérie de la roue reçoivent directement l'eau à grande vitesse, ils entraînent le mouvement de rotation de la turbine, convertissant l'énergie cinétique en énergie dynamique.
Bien que l'énergie cinétique et l'énergie de pression soient utilisées dans la turbine à réaction, et bien que toute l'énergie fournie dans une turbine à impulsions soit cinétique, le fonctionnement des deux turbines dépend d'un changement de la vitesse de l'eau, de sorte qu'il exerce une force dynamique sur ledit élément rotatif.
Application
Il existe une grande variété de turbines de différentes tailles sur le marché, cependant il est recommandé d'utiliser la turbine de type Pelton à des hauteurs de 300 mètres à environ 700 mètres ou plus environ.
Les petites turbines sont utilisées à des fins domestiques. Grâce à l'énergie dynamique générée par la vitesse de l'eau, elle peut facilement produire de l'énergie électrique de telle sorte que ces turbines sont principalement utilisées pour le fonctionnement des centrales hydroélectriques.
Par exemple, la centrale hydroélectrique de Bieudron dans le complexe du barrage de la Grande Dixence situé dans les Alpes suisses dans le canton du Valais, en Suisse.
Cette usine a commencé sa production en 1998, avec deux records mondiaux: elle possède la turbine Pelton la plus puissante au monde et la plus haute tête utilisée pour produire de l'énergie hydroélectrique.
L'installation abrite trois turbines Pelton, chacune d'elles fonctionne à une hauteur d'environ 1869 mètres et à un débit de 25 mètres cubes par seconde, fonctionnant avec un rendement supérieur à 92%.
En décembre 2000, la porte du barrage de Cleuson-Dixence, qui alimente les turbines Pelton à Bieudron, s'est rompue à environ 1 234 mètres, forçant l'arrêt de la centrale.
La rupture mesurait 9 mètres de long sur 60 centimètres de large, ce qui faisait que le débit à travers la rupture dépassait 150 mètres cubes par seconde, c'est-à-dire qu'elle avait une libération rapide d'une grande quantité d'eau à haute pression, détruisant son passage d'environ 100 hectares de pâturages, de vergers, de forêts, le lavoir de divers chalets et granges situés autour de ce domaine.
Ils ont mené une vaste enquête sur l'accident, en conséquence ils ont presque entièrement repensé la conduite forcée. La cause profonde de la rupture est encore inconnue.
La refonte a nécessité des améliorations du revêtement de la conduite et une amélioration du sol autour de la conduite forcée pour réduire le débit d'eau entre la conduite et la roche.
La section endommagée de la conduite forcée a été redirigée de l'emplacement précédent pour trouver une nouvelle roche plus stable. La construction du portail redessiné a été achevée en 2009.
L'installation de Bieudron n'était pas opérationnelle après cet accident jusqu'à ce qu'elle soit pleinement opérationnelle en janvier 2010.
Références
- Penton Wheel. Wikipedia, l'encyclopédie libre. Récupéré: en.wikipedia.org
- Turbine Pelton. Wikipedia, l'encyclopédie libre. Récupéré de es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, l'encyclopédie libre. Récupéré de en.wikipedia.org
- Centrale hydroélectrique de Bieudron. Wikipedia, l'encyclopédie libre. Récupéré de en.wikipedia.org
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