Dossier de présentation Hydr Open

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1 Dossier de présentation Hydr Open Prix de l Ingénierie du futur 2015

2 Introduction Le projet consiste à développer une technologie libre de micro-turbine hydraulique pour l électrification rurale et de permettre une production renouvelable et décentralisée dans le contexte de transition énergétique actuel. Cette turbine sera en auto construction, simple à réaliser et pourra être produite à partir de matériaux de récupération. Elle sera adaptée à des petits sites avec des chutes d eau allant de 2 à 15m et des débits de quelques centaines de litres par seconde. Elle développera ainsi des puissances modestes allant jusqu à environ 20kW. Nous souhaitons permettre à n importe qui d accéder à une source d énergie propre, afin d avoir un meilleur partage des ressources naturelles et ainsi de réduire les inégalités d accès à l énergie, tout en participant au respect de l environnement et ainsi agir face au changement climatique. I] Présentation du projet 1) Contexte, Historique Les besoins énergétiques croissants, le changement climatique, la montée du prix des énergies fossiles et la perte de confiance envers le nucléaire sont autant de raisons qui ont précipité l'essor des énergies renouvelables au 21ème siècle, notamment le solaire et l éolien. La micro hydraulique n a pas connu la même évolution durant cette période. C est pourtant une solution propre et non intermittente dont le potentiel en France n est que très peu exploité : on recense entre autres entre et anciens sites hydrauliques qui pourraient se prêter à la micro hydroélectricité. Dans d autres pays le potentiel hydraulique, tout comme le besoin en électricité, est très grand, en particulier pour une grande partie du continent Africain où le besoin en électricité et le potentiel hydraulique se superposent. 2) Objectifs - Créer une turbine fonctionnelle de faible puissance, (entre 0,5 et 20 kw) de conception simple et peu coûteuse en utilisant un maximum de matériaux de récupération. - Construire et installer des turbines Banki. - Participer à la transition énergétique en France comme à l étranger. - Diffuser cette technologie par le biais de documentation technique. - Former des personnes à la construction de cette turbine. - Sensibiliser à la production et à l utilisation de l énergie. 3) Technologie libre et récupération : un principe innovant Nous avons choisi de développer ce projet dans le cadre de la technologie libre et avec un maximum de matériaux de récupération afin notamment d avoir des prix intéressants et accessibles. La technologie libre consiste à créer un système et le diffuser pour en faire profiter un maximum de personnes, qui pourront aussi l améliorer et ainsi créer une communauté autour de cette technologie. Nous voulons délivrer la turbine sous forme de formations qui permettront aux usagers de maitriser le système et d en assurer sa maintenance. A l occasion de ces formations, nous mettrons en place des moments d échange et de discussion sur des thèmes environnementaux et sociétaux. Dans l optique de participer à l économie circulaire et aussi de maximiser les personnes pouvant utiliser cette turbine, nous voulons que les matériaux utilisés soient au maximum des matériaux de récupération. Lorsque la récupération n est pas possible, nous allons travailler avec des matériaux «standards».

3 La diffusion de la turbine se fera aussi par le biais d un manuel de construction compréhensible par tous comprenant des schémas et illustrations plutôt que des explications écrites. 4) Avancement du projet La première partie du projet a consisté en la réalisation de plans et la recherche de financements pour réaliser le premier prototype. La première turbine que nous avons construite est en bois et est installée dans les locaux de notre école. La construction de ce prototype nous a permis d estimer le temps nécessaire pour réaliser une turbine fonctionnelle (50h) même à faible rendement. Il nous a aussi permis de connaitre les points difficiles dans la réalisation. Nous commençons dès aujourd hui à réaliser le manuel de documentation technique à partir de photos prises lors de la construction de nos prototypes. 5 étudiants devant le premier prototype fonctionnel Nous avons commencé la construction d un deuxième prototype en bois. Ce modèle sera fonctionnel et à rendement correct afin de pouvoir l évaluer dans un site de test que nous avons à disposition dans le Nord Isère Nous avons également le souhait de réaliser un prototype qui n utilisera que peu de matériaux de récupération et à haut rendement afin de définir plus précisément les autres matériaux de récupération que nous pourrons utiliser Nous sommes toujours à la recherche de fonds afin de pouvoir améliorer notre turbine. Dans un second temps, ces fonds nous permettrons d installer des turbines à l étranger. Nous participons aussi à des concours afin de faire connaître le projet, de rencontrer des partenaires ou des bénéficiaires potentiels. II] Conception Pour déterminer le choix technologiques nous nous basons sur un rapport de stage de 6 mois réalisé à Alstom. 1) Choix technologiques et techniques Vanne : Apres hésitation entre une vanne à aileron et une vanne cylindrique, nous avons opté pour une vanne cylindrique pour favoriser une augmentation du rendement de la turbine. Arbre central : l absence d arbre central permet un gain de 4% sur le rendement de la turbine mais rajoute des problématiques de construction. C est pourquoi nous avons opté pour un arbre sacrificiel pour la construction qui serait retiré lors de l installation pour palier à ces deux problématiques. Fixation des pales : Les modélisations des efforts mécaniques dans la roue de la turbine nous ont permis de choisir les épaisseurs de matériaux et de visualiser les zones critiques à surveiller lors de la construction.

4 2) Matériaux Dans le but de réduire les coûts, de simplifier la maintenance et la chaine d approvisionnement, mais aussi dans l idée d une revalorisation des matériaux via l économie circulaire nous avons fait le choix d utiliser un maximum de matériaux de récupération : les pales seront coupées dans des tuyaux et des moyeux de voitures seront utilisés pour faire le roulement entre la roue et le support. Tuyau pour les pales Toutefois, tous les matériaux ne pourront pas être récupérés. En effet pour assurer un rendement correct certaines pièces doivent avoir des dimensions précises. Nous travaillons pour trouver le meilleur équilibre possible entre le rendement et le coût de fabrication. 3) Aspect environnemental Utiliser des matériaux de récupérations n a pas que des effets positifs, en particulier un moyeu de voiture qui peut contenir de la graisse et des polluants. Nous attachons de ce fait un regard tout particulier aux impacts éventuels que pourrait avoir la turbine sur l environnement, en particulier les cours d eau. Nous veillerons lors de la construction à cet aspect. Nous sommes aussi conscients que l implantation d une machine hydraulique sur un cours d eau nécessite des aménagements, en particulier la mise en place de passe à poisson. 4) Site de test Photo d un moyeu de voiture Nous avons visité un moulin et rencontré son propriétaire, M. Alloin. L ancien propriétaire avait installé une roue à augets pour tenter de récupérer l énergie hydraulique. Nous lui avons proposé le projet qui l a enthousiasmé, il nous a donc proposé d utiliser son installation comme site de test pour notre seconde turbine. Ce site présente une hauteur de chute de 6 mètres et un débit de 113 l/s correspondant à une puissance de 4kW. Photos du moulin de Monsieur Allouin

5 III] Stratégie de développement du projet 1) Financement du projet a) Financement initial : appel à subventions Dans le but de créer les premiers prototypes nous avons fait appel à la fondation partenariale Grenoble INP. Nous chiffrons un montant de de budget sur les deux premières années du projet. La production et l'installation des premiers prototypes en bois puis en métal est estimée à Ce premier financement a été assuré par la fondation partenariale Grenoble INP. Parallèlement, nous participons à des appels à projet comme votre concours prix de l ingénierie du futur ou le concours génération développement durable et nous contactons d autres fondations et entreprises pour des subventions, entre autres la We Share The Power. Nous ciblons aussi des financements de la fondation Véolia de par son souhait de s impliquer dans la transition énergétique. Nous lancerons aussi un financement participatif. Nous contacterons également des acteurs publics comme le conseil général de l Isère et la région Rhône-Alpes car c'est dans le bassin grenoblois que nous souhaitons développer le projet. Nous solliciterons de même la ville de Grenoble pour son ambition forte à participer à la transition énergétique et son intérêt pour les questions écologiques. Nous ciblons enfin l Agence de l Environnement et de la gestion de l Energie (ADEME) qui agit au niveau local et national sur les énergies renouvelables. b) Autofinancement Nous souhaitons démarrer le projet à l aide de subventions, puis le rendre indépendant financièrement sur le long terme. Pour cela nous avons plusieurs pistes : d abord nous comptons sur les revenus obtenus par l organisation de stages de formation à la construction de turbines, ensuite par la vente et l installation de turbines hydrauliques et enfin par l expertise de sites potentiels. 2) Partenariat Nous sommes soutenus par plusieurs partenaires dont les compétences sont diverses et qui nous permettent de développer notre projet sous tous ses aspects. Alstom via la chaire Hydro Like nous soutient et nous apporte des connaissances techniques sur l hydraulique. De plus certains ingénieurs d Alstom sont très impliqués dans le projet. En complément, Electriciens Sans Frontière (ESF) apporte des connaissances techniques sur la production électrique. Pour développer la diffusion des turbines à l étranger et notamment dans les zones rurales, SOS Attitude et We Share the Power et ESF sont des atouts forts pour le projet. SOS Attitude a de nombreux contacts avec des associations humanitaires ouvertes à l international tandis que We Share the Power permettra de pérenniser les installations via une présence constante dans les zones rurales. La fondation partenariale de Grenoble INP nous soutient financièrement depuis le lancement du projet. Enfin, nous sommes aussi fortement soutenus par l administration et les enseignants de l ENSE3. Le projet est issu de quatre associations de Grenoble INP (Ace, La junior conseil ense3, Epice, Solida rire) avec lesquelles nous travaillons.

6 3) Pérennisation L association Hydr Open a été créée pour permettre de pérenniser ces partenariats et de créer une structure inter-associative forte, composée d associations étudiantes et nonétudiantes. Cette mixité des publics permettra de palier à un problème récurrent des associations étudiantes, c est-à-dire une implication limitée par la durée des études. Cette association permettra aussi de transmettre le projet pour que nous ne soyons pas les seuls à le connaitre : quiconque reprendra en main l association pourra, sans reprendre à zéro les études techniques, continuer l avancée du projet. A l heure actuelle, les deux prochaines années sont déjà assurément pérennes uniquement par l implication dans le bureau de l association de premières et deuxièmes années de l Ense3. D autres parts, certains membres ont l ambition de vouloir passer une année complète l année prochaine dans le cadre d une césure pour développer le projet à la fois en optimisant les méthodes de construction mais aussi sur la diffusion de la technologie en France et à l étranger. L autofinancement de l association dans les années à venir est aussi un moyen d assurer la pérennité du projet. Conclusion Notre projet s intègre dans un contexte socio-économique de réchauffement climatique et d'accès à l'énergie auquel il apporte une solution pertinente au vu du fort potentiel pour la micro-hydraulique dans le monde. L utilisation de matériaux de récupération et d une technologie libre rend notre projet innovant et accessible au plus grand nombre. Les propriétaires de sites potentiels d installation et les associations de solidarité internationale que nous avons rencontrés apprécient cette solution et encouragent son développement. En tant qu élèves ingénieurs, le travail à réaliser est enthousiasmant et professionnalisant ce qui a déjà conduit à un investissement personnel efficace. Depuis septembre, le projet a beaucoup évolué : une première levée de fond nous a permis et nous permettra de réaliser les premiers prototypes. Remporter ce concours nous permettra, grâce à la prime, de réaliser l installation du second prototype et d imprimer nos premiers manuels de construction. Ceci permettra de mettre en avant un système de production domestique d énergie qui fera prendre conscience qu il est possible d être un acteur éclairé de la transition énergétique. Enfin, une éventuelle publication sur le projet dans la presse est une occasion qui répondrait à notre problématique de diffusion du projet. Grâce à cette publication nous espérons être connus et contactés par de nouveaux partenaires et bénéficiaires potentiels. Annexe : Budget prévisionnel

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