Sélection d’un générateur à turbine hydraulique : mesure de la hauteur de chute et du débit

Pour déterminer si une rivière convient à la production d’énergie et quelle puissance de turbine hydraulique est adaptée, la première étape consiste à mesurer deux données essentielles : la hauteur de chute et le débit. Ces deux paramètres déterminent la capacité de production d’énergie et constituent la base du choix et du devis de la turbine hydraulique.

Cette mesure ne nécessite pas d’ingénieurs spécialisés ; seuls un téléphone mobile et un seau sont requis.

Mesure de la hauteur de chute

La hauteur de chute désigne la différence de hauteur verticale entre l’entrée d’eau et le point d’installation de la turbine hydraulique. Elle s’exprime en mètres. Il existe deux types de hauteur de chute : la hauteur brute et la hauteur nette.

La hauteur brute désigne la dénivellation verticale entre les niveaux d’eau amont et aval, soit la différence de hauteur théorique totale ; tandis que la hauteur nette désigne la dénivellation réellement utilisable par l’alternateur hydroélectrique. En raison des pertes de charge dues au frottement de l’eau dans la conduite d’amenée (conduite forcée), la hauteur nette est toujours légèrement inférieure à la hauteur brute. Cela constitue la base du calcul de la puissance électrique effectivement produite.

Il existe principalement trois méthodes de mesure couramment utilisées :

Application mobile – Nivellement par smartphone

Ouvrez la fonction de mesure de l’altitude sur votre téléphone mobile (sur iPhone, utilisez l’application intégrée « Boussole » ; sur les téléphones Android, téléchargez une application gratuite de mesure d’altitude). Enregistrez l’altitude au point d’admission prédéterminé, puis marchez jusqu’au point d’installation prédéterminé de la turbine hydraulique et enregistrez à nouveau. La différence entre ces deux mesures correspond à la hauteur de chute d’eau. Cette procédure ne prend que deux minutes environ. Effectuer plusieurs mesures et en calculer la moyenne permet de réduire les erreurs.

Manomètre

Si la canalisation d’eau est déjà installée, un manomètre peut être monté à l’extrémité de la canalisation. Fermez la vanne afin d’arrêter l’écoulement de l’eau dans la canalisation. La valeur affichée à ce moment correspond à la pression relative. La relation de conversion est la suivante : 1 bar ≈ 10 m de hauteur de chute d’eau, 1 MPa ≈ 100 m de hauteur de chute d’eau. Lorsque la vanne est ouverte et que la turbine hydraulique fonctionne normalement, la valeur affichée par le manomètre correspond à la hauteur de chute d’eau nette.

Niveau à bulle ou GPS

Si les conditions sur site le permettent, l’utilisation d’un niveau à bulle pour mesurer la différence de niveau d’eau entre l’amont et l’aval constitue la méthode la plus précise. En alternative, un appareil GPS doté d’une fonction de mesure d’altitude peut également être utilisé pour cette mesure.

Mesure du débit

Le débit désigne le volume d’eau s’écoulant par unité de temps, généralement exprimé en mètres cubes par seconde (m³/s) ou en litres par seconde (L/s). Connaître le débit est indispensable pour choisir au mieux la turbine hydraulique génératrice adaptée. Selon l’importance de la source d’eau, deux méthodes de mesure pratiques sont disponibles.

Méthode du seau : adaptée aux petits débits

Pour les petits débits, il s’agit de la méthode la plus simple et la plus précise :

● Utiliser des pierres ou des planches en bois pour canaliser l’eau vers une seule sortie ;

● Placer sous cette sortie un seau dont la capacité est connue, et chronométrer à l’aide d’un téléphone portable le temps nécessaire pour le remplir ;

● Débit = Capacité du seau / Temps de remplissage (s).

Par exemple, si un seau de 20 L peut être rempli en 4 secondes, le débit est alors de 20 / 4 = 5 L/s. Il est important de noter que plusieurs mesures doivent être effectuées et moyennées afin d’obtenir un résultat plus précis et fiable.

Méthode de la section transversale : applicable aux canaux d’écoulement d’eau plus larges

Lorsque le débit est trop élevé et qu’il est peu pratique d’utiliser un seau, la méthode de la section transversale peut être employée pour mesurer le débit d’eau (et cette situation convient également bien à l’utilisation d’un générateur à turbine hydraulique de plus grande taille.) :

● Mesurer la surface de la section transversale : multiplier la largeur du canal par la profondeur de l’eau afin d’obtenir la surface A (m²). Si la forme du canal est irrégulière et difficile à mesurer, celle-ci peut être divisée en plusieurs parties, mesurées séparément, puis additionnées.

● Mesurer la vitesse d’écoulement : Lâcher des feuilles ou d’autres objets flottants à la surface de l’eau et enregistrer le temps qu’ils mettent à parcourir une certaine distance (par exemple, 10 m). Diviser la distance par le temps pour obtenir la vitesse d’écoulement V (m/s).

● La formule de calcul du débit est : Q = Surface de la section transversale A × Vitesse d’écoulement V.

De même, plusieurs mesures doivent également être effectuées ici et moyennées.

Une fois la hauteur de chute d’eau et le débit mesurés, nous pouvons vous présenter les données, et nous sélectionnerons pour vous la turbine hydraulique génératrice la plus adaptée.