Workshop L énergie hydraulique

Transcription

1 Workshop L énergie hydraulique

2 L énergie hydraulique L historique L eau L Energie hydraulique Le mix énergétique Les STEP Les métiers

3 Historique L énergie est un concept qui remonte à l antiquité après avoir exploité sa propre force et celle des animaux

4 Historique l homme va exploiter les énergies présentes dans la nature : d abord les vents, l énergie éolienne puis les chutes d eau, l énergie hydraulique

5 Historique capables de lui fournir une quantité croissante de travail mécanique par l emploi de machines :

6 Historique Comme l énergie est nécessaire à toute entreprise humaine, l approvisionnement en sources d'énergies utilisables est devenu une des préoccupations majeures des sociétés humaines.

7 Historique Les questions du stockage et du transport de l'énergie sont aussi très importantes pour les activités humaines notamment pour compenser le caractère intermittent de la production des énergies renouvelables.

8 L eau Elle combine plusieurs caractéristiques Indispensable à la vie

9 L eau Elle s écoule de haut en bas

10 L eau On peut la stocker. comme ceci :

11 L eau. mais surtout comme cela : Proserpina - 1er siècle de notre ère - Vue du parement aval - Situé près de Mérida en Espagne, ce barrage de 21,6 m de haut est constitué d un mur amont à contreforts, buté à l aval par un remblai de terre, disposition reprise souvent par la suite. Il reçoit l eau d un bassin versant propre de 7 km², et de 13 km² en dérivation, et il stocke 6 hm3. Destiné à l époque à l alimentation en eau et peut-être au fonctionnement de moulins, il sert de nos jours à l irrigation.

12 L eau Jugon-les-Lacs attesté en Réalisé il y a près de 800 ans, cet ouvrage situé dans les Côtes d Armor et constitué par un remblai en terre de 8,5 m de haut, stocke 2,5 hm3 sur un bassin versant assez important de 195 km². Ses finalités étaient l élevage du poisson, la protection du château du seigneur du lieu par le maintien du niveau d eau dans les douves, le fonctionnement de deux moulins à blé qui ne s arrêtèrent qu en 1920, et d une forge au Moyen-Âge. Voilà donc un bel exemple d utilisation à buts multiples d un ouvrage bien intégré dans un environnement très marqué par l action de l homme. Stockage + élevage + machines

13 L énergie hydraulique L'énergie est la capacité d'un système à produire un travail, entraînant un mouvement ou produisant par exemple de la lumière, de la chaleur ou de l électricité. Les principales ressources énergétiques sont les énergies fossiles (le gaz naturel, le charbon, le pétrole), l énergie éolienne, l énergie nucléaire, l énergie solaire, l'énergie géothermique et l énergie hydroélectrique.

14 L énergie hydraulique On pourrait également citer la Kryptonite, mais ses mines se trouvant sur la planète Krypton, l exploitation du minerai se révèle coûteuse et dangereuse.

15 L énergie hydraulique L'énergie hydraulique est l énergie fournie par le mouvement de l'eau, sous toutes ses formes : chute, cours d'eau, courant marin, marée, vagues. Ce mouvement peut être utilisé directement, par exemple avec un moulin à eau, ou plus couramment être converti, par exemple en énergie électrique dans une centrale hydroélectrique.

16 L énergie hydraulique : les courants marins L'énergie hydraulique est en fait une énergie cinétique lié au déplacement de l'eau comme dans les courants marins.

17 L énergie hydraulique : les vagues

18 L énergie hydraulique : les marées

19 L énergie Hydraulique : la basse chute dans les cours d eau Centrale basse chute

20 L énergie hydraulique : la moyenne chute

21 L énergie hydraulique : la haute chute les chutes d eau et les barrages Centrale hydraulique de haute chute

22 L énergie hydraulique : la haute chute les chutes d eau et les barrages

23 L énergie hydraulique : les barrages en remblais / poids

24 Les grandes familles de barrages Il existe deux grandes familles de barrages, ceux construits en béton ou ceux construits en terre ou en enrochements (appelés aussi barrage en remblais). Les barrages en remblais sont constitués d un matériau meuble, qu il soit très fin (arile) ou très grossier (enrochements). Le barrage homogène est un barrage en remblai construit avec un matériau suffisamment étanche (argile, limon). C est la technique la plus ancienne des barrage en remblai. Le barrage à noyau argileux comporte un noyau central en argile (qui assure l l étanchéité), épaulé par des recharge constitues de matériaux plus perméables. Les barrages à masque amont ont leur étanchéité assurée par un «masque» construit sur le parement amont du barrage. C e masque peut être ne béton armé, en béton bitumineux, ou constitué d une membrane mince.

25 L énergie hydraulique : les barrages à contreforts

26 L énergie hydraulique : les barrages voute

27 L énergie hydraulique : les barrages voute Pulvino : massif de fondation du barrage, dont il supporte les charges qu il transmet au sol. Réservoir : bassin résultant de la construction d un barrage, permettant de retenir un volume d eau important afin de régulariser les débits. Sol : terrain naturel rocheux dans lequel est ancré le barrage. Bief d aval : zone du cours d eau où évacuée l eau turbinée. Joint périmétral : matériau comblant l espace entre le barrage et le pulvino sur toute la longueur de l ouvrage afin que celui-ci transmette la poussée de l eau à ses appuis latéraux. Console : élément vertical fictif servant au calcul du barrage-voûte (il s effectue généralement par une décomposition en arcs horizontaux et en consoles verticales).

28 L énergie hydraulique : les barrages mixtes

29 L énergie hydraulique : la conduite forcée et la cheminée d équilibre

30 L énergie hydraulique : les barrages Les robinets sphériques

31 L énergie hydraulique : les barrages Les injecteurs et pointeaux Roue Pelton / Turbine Pelton / Moulin à eau

32 Le Mix énergétique Si 1 Tranche Nucléaire fait approximativement 1 GW, et 58 tranches = 77%, alors la puissance totale hydraulique est de 7,5 GW.

33 Le Mix énergétique Chiffres et caractéristiques du rendement mécanique : Usine électro-nucléaire : inférieur à 40 % Usine hydro-électrique : supérieur à 90 % Filière nucléaire globale : inférieur à 10 % Filière hydro-électrique globale: supérieur à 80 %

34 Le Mix énergétique Chiffres et caractéristiques : Rendement économique : ordre de grandeurs pour cause de confidentialité des données. Usine électronucléaire : positif si la production est comprise entre 80 et 97 % de la puissance totale installée (hors amortissement des installations). Usine hydro-électrique globale : quasi indépendant du pourcentage du % de la puissance totale installée (hors amortissement des installations.

35 Le Mix énergétique Réactivité : Electronucléaire : pentes d approximativement 20 MW/min, soit pour passer de 0 à 1 GW environ 50 minutes (hors démarrage de la réaction en chaine qui prend plusieurs jours). Hydro-électrique : A peine quelques minutes. A titre d exemple : France La Bathie (500 MW soit une ½ tranche nucléaire ) 7 minutes Suisse : Cleuson-Dixence-Bieudron (1,2 GW soit une tranche nucléaire) 3 min

36 Le Mix énergétique La régulation Production d électricité par filière

37 Le Mix énergétique Capacités de certaines centrales hydro-électrique : Suisse : Cleuson-Dixence-Bieudron France : La Bâthie et Grand maison USA : Hoover Dam Chine : 3 gorges

38 L énergie hydraulique les 10 plus grandes centrales Rang Pays Installation Puissance installée (MW) Source d énergie 1 Chine Barrage des Trois-Gorges Hydroélectrique 2 Brésil Barrage d Itaipu Hydroélectrique 3 Venezuela Barrage de Guri Hydroélectrique 4 Brésil Barrage de Tucurui Hydroélectrique 5 Japon Centrale nucléaire de Kashiwazaki-Kariwa Nucléaire 6 Canada Aménagement Robert Bourassa Hydroélectrique 7 Canada Centrale nucléaire de Bruce Nucléaire 8 États-Unis Barrage de Grand Coulee Hydroélectrique 9 Chine Barrage de Longtan Hydroélectrique 10 Russie Barrage de Krasnoïarsk Hydroélectrique 10 Ukraine Centrale nucléaire de Zaporijia 6000 Nucléaire

39 Les Steps Dans le monde, il existe plus d une soixantaine de STEP en activité ou en construction d une capacité supérieure à 1 000MW. Celles-ci sont principalement située en Chine, au Japon et aux Etats-Unis. La STEP de Bath Country en Virginie dispose d une capacité supérieur à MW soit l équivalent de la puissance moyenne de trois réacteurs nucléaire. En France, il existe actuellement 6 principales STEP en activité offrant une capacité d appoint significative au réseau électrique nationale. GrandMaison (38) 1 790MW Montézic (12) 910 MW Super-Bissorte (73) MW Revin des Ardennes (08) 720 MW Le Cheylas (38) 460 MW La Coche (73) 330 MW

40 Les Steps Les pompes comportant jusqu à 5 roues de type Francis sont superposées et disposées en série dans le flux de l eau. Fonctionnement d une turbine : le lancement et la montée en vitesse se font par ouverture d un dispositif incorporé à la vanne sphérique, placée en amont immédiat. Après couplage de l alternateur sur le réseau, la vannes est ouverte et la turbine mise en charge. Fonctionnement en pompage : le problème posé est celui du lancement de la pompe et plusieurs sont solutions ont été adoptées. Le lancement à l aide d un groupe lanceur, l installation de référence est celle du Grand-Maison (centrale de l Eau d Olle). Cette centrale comporte 8 groupes binaires réversibles (150 MW de puissance unitaire) et 4 groupes Pelton de 150MW également. Chaque groupe Pelton est capable de lancer simultanément 2 groupes réversibles den pompage et cela en quelques minutes, c est le démarrage dos à dos, les machines étant reliées électriquement entre elles. LA STEP de la Coche (Vallée de la Tarentaise) comporte 4 groupes de binaires de 75MW. Ici pas de groupes de lacement, en mode pompage les alternateurs/moteurs sont lancés comme un banal moteur asynchrone par la fermeture de leur disjoncteur, sur le réseau 400KV.

41 Les métiers de l hydraulique : le GC

42 Les métiers de l hydraulique : les hydrauliciens

43 Les métiers de l hydraulique : les hydrauliciens

44 Les métiers de l hydraulique : les électromécaniciens

45 Les métiers de l hydraulique : le contrôle commande

46 FIN Merci à tous pour votre écoute et votre participation A bientôt FRANCK