La turbine à vis d'archimède, technologie propre et innovante pour l'électrification rurale en Afrique et la préservation de la forêt

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Diane Lesage
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1 La turbine à vis d'archimède, technologie propre et innovante pour l'électrification rurale en Afrique et la préservation de la forêt Yaoundé 12 au 15 septembre 2011 Jean Paul Katond Mbay Michael Cowez Pr. Patrick Hendrick

2 Plan de la présentation... Forêt et énergie en RD.CONGO.. Electrification rurale et vis d Archimède. 2

3 *Constat Existence de liens étroits entre déforestation, énergie et changements climatiques. *Challenge Proposer des projets énergétiques avec une dynamique : + d innovation, + d implication des populations + de protection de l environnement + de pérennisation par les populations tout en contribuant à la génération de revenus. 3

Forêt et énergie en RDC Présentation de la RDC 4 -Superficie : 2.345.000 km 2 -Nbre habitants : 65 millions.

4 Forêt et énergie en RDC Présentation de la RDC 4 -Superficie : km 2 -Nbre habitants : 65 millions. Sous-sol riche : or, coltan, cuivre, cobalt, uranium, etc. -Population pauvre: 80% vit avec moins de 1 $ US/ jour -80 % vit en milieu rural -Pays post- conflit, situation en cours de stabilisation.

5 Forêt et énergie en RDC + Forêt : 135 millions H. (FAO) Soit 10 % monde et 45 % Afrique 2 ème plus vaste forêt tropicale après Amazonie Composition: 5-8 parcs nationaux, - 57 réserves et domaines de chasse, - 3 réserves de biosphère, réserves forestières de production, - 3 jardins zoologiques, - 3 jardins botaniques + Déforestation De 2000 à 2010 : H. En 2030 : 12 à 13 millions H. (source FAO)

6 Forêt et énergie en RDC 1. Causes + Le bois et le charbon de bois couvrent 90 % des besoins énergétiques des ménages (urbains et ruraux). + L agriculture + Les entreprises minières + La fabrication des briques de construction + Les feux de brousse. 2. Conséquence principale Erosion du sol => diminution de la fertilité du sol lessivé et inondations. 6

7 Forêt et énergie en RDC Problématique Pour réduire la consommation de bois et charbon de bois (très polluant et de faible rendement) Une des solutions électrification rurale => + Utilisation des plaques chauffantes électriques + Diversification des activités réduisant la demande des terres agricoles. + Possibilité accrue de conservation 7

Electrification & vis d Archimède Hydroélectricité en RD. Congo -Potentiel hydro : 100.

8 Electrification & vis d Archimède Hydroélectricité en RD. Congo -Potentiel hydro : MW (*) Soit 13 % du monde -Pce Inst. : MW soit 2.5% de (*). -Pce Prod.: MW soit 1.1% de (*) 8 Autres: solaire, gaz, éolien,

lectrification & vis d Archimède Situation nationale a. SNEL : monopole Installée : 2.

Conséquences - Mauvaise qualité énergie - Délestages intempestifs - Taux de desserte très bas: Urbain : 5

9 lectrification & vis d Archimède Situation nationale a. SNEL : monopole Installée : MW soit 95 % de la Puissance Inst. b. Privés : 90 MW (5%) c. Problèmes d exploitation d. Conséquences - Mauvaise qualité énergie - Délestages intempestifs - Taux de desserte très bas: Urbain : 5 % RURAL : 1% «L un des plus faibles au monde» - Nécessité d augmenter ce taux - Photo : Barrage Inga RDC (Ouest) RDC 9 Source : Banque mondial

10 lectrification & vis d Archimède Facteurs garantissant le succès des projets de microhydroélectricité rurale 1 La réduction du capital de départ 2 La réduction du coût de maintenance 3 La fiabilité 4 La robustesse 5 La simplicité Objectifs de la thèse : Proposer le type de turbine appropriée prenant en compte ces exigences et réaliser des essais. 10

11 lectrification & vis d Archimède Centrale hydro-électrique? Système de conversion d énergie absorbant la puissance présente sous forme d un débit et d une hauteur de chute (énergie potentielle d une certaine masse d eau ) et la convertissant en électricité ou en couple mécanique. Puissance hydraulique = 9,81 x1000 x Débit x Hauteur de chute Puissance électrique= Puissance hydraulique x Rendement de l installation P [W] = H[m]. Q [m 3 /s]. η. g=9.81 [m /s 2 ]. ρ= 1000 [kg/ m 3 ] 11

12 Electrification & vis d Archimède Turbines à action Turbine hydraulique. Définition: machine dans laquelle un transfert d énergie s effectue entre l eau s écoulant de façon continue et un rotor (roue équipée d aubes ou de pales). Turbines à réaction 12

13 lectrification & vis d Archimède Présentation de la turbine à vis Composants : -Auge -2 paliers -Tube cerné - Spires 13

14 lectrification & vis d Archimède Paramètres a. Les paramètres externes 1 Le rayon extérieur de la vis R0 2 La longueur active de la vis L, 3 L inclinaison K= tg θ, c. Paramètres adimensionnels b. Les paramètres internes 1 Le rayon intérieur de la vis Ri 2 Le nombre de spires N, N= 1, 2, 3 Le pas ou période de l hélice Λ, 0 Λ 2.Π. R0/ K - Le coefficient de volume: υ = Vt /Π. R02.Λ avec Vt = le volume maximum de l eau par cycle. - Le coefficient de rayon: ρ = Ri /R Le coefficient de pas: γ = K. Λ / 2.Π R0

15 lectrification & vis d Archimède Caractéristiques 1< H <10 m et 0.5 < Q < 5,5 m 3 Avantages de la turbine à vis: 1 Conception, construction et maintenance simples 2 Réduction importante du génie civil donc de l investissement initial. (Le génie civil peut représenter jusqu à 40 % du budget de la centrale) 3 Technologie écologique / fish-friendly 15

16 Conclusion La vis d Archimède Opportunité pour l électrification rurale des pays du tiers monde. Technologie -Robuste -Simple - Moins couteûse 16

17 Merci de votre attention 17

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