Énergie hydroélectrique - Introduction

L'énergie hydroélectrique (HEP) est une source d'énergie renouvelable majeure utilisée dans le monde entier aujourd'hui pour produire de l'électricité. Il utilise les lois fondamentales de la physique. Les chutes d'eau sous haute pression ont une énergie cinétique élevée. Dans une station HEP, l'eau qui tombe fait tourner les turbines. Par induction magnétique, le générateur convertit l'énergie mécanique des turbines en électricité.

Centrale hydroélectrique

C'est la technique qui consiste à utiliser de l'eau de barrage tombant d'une hauteur pour faire tourner les turbines d'un générateur. L'énergie mécanique est convertie en forme électrique et introduite dans le système de réseau national. Le schéma suivant montre un aperçu d'une centrale hydroélectrique.

L'emplacement d'une centrale hydroélectrique doit être analysé par un expert afin de déterminer la charge effective pour une efficacité maximale. Les systèmes hydrauliques sont également utilisés pour utiliser le concept sur des courants d'eau plus lents et plus lents.

L'un des avantages de l'hydroélectricité est que l'eau est disponible pour une autre utilisation après la génération. Une rivière avec un débit et une hauteur d'eau élevés est une meilleure source d'énergie hydroélectrique.

Le débit signifie la vitesse à laquelle l'eau passe à un point particulier de la rivière par seconde. La tête fait référence à la distance verticale entre le haut de la pente et la centrale électrique.

Un barrage avec une forte chute est construit pour augmenter l'énergie potentielle de l'eau. L'admission est placée en bas là où la pression est la plus élevée. L'eau s'écoule ensuite par gravité à travers la conduite forcée. A ce niveau, l'énergie cinétique est suffisante pour faire tourner les turbines.

Estimation de la puissance

La puissance dans un barrage peut être estimée par deux facteurs - l'écoulement de l'eau et la hauteur.

  • Flowdésigne le volume traversant une section donnée d'une rivière à un moment donné. Le débit est donné en m 3 / s.

  • Head est la distance verticale à travers laquelle tombe l'eau.

Théoriquement, la puissance est directement proportionnelle aux facteurs mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire

P = Q*H*c

Où,

  • P - puissance attendue

  • Q- le débit en m 3 / s

  • H - Tête en m

  • c - constante (densité * gravité)

Par conséquent, en prenant la densité de l'eau comme 1000gm -3 et la gravité 1,9 -

P = 1000*1.9*Q*H

De l'énergie est nécessaire pour faire tourner les turbines d'un générateur afin de provoquer une induction électromagnétique.

Le stockage par pompage est une technique utilisée pour recycler l'eau après son passage dans les turbines. En particulier, le stockage par pompage améliore l'efficacité globale du barrage.

Une centrale hydroélectrique comprend trois éléments principaux. Ils sont -

  • Le premier est le barrage qui crée la tête d'eau. L'eau tombe de la base du barrage à grande vitesse et fournit de l'énergie cinétique pour faire tourner les turbines.

  • Le deuxième composant est le réservoir. Le réservoir d'eau est l'endroit derrière le barrage où l'eau est stockée. L'eau du réservoir est située plus haut que le reste de la structure du barrage. La hauteur d'eau dans le réservoir détermine la quantité d'énergie potentielle que l'eau possède. Plus la hauteur de l'eau est élevée, plus son énergie potentielle est élevée.

  • Le troisième composant est la centrale électrique où l'électricité est produite et connectée au réseau.

Évaluation des ressources pour les petites installations

Avant d'installer une mini-centrale hydroélectrique, il est important d'identifier les ressources à proximité qui peuvent être exploitées. Un bon ruisseau avec un débit assez constant (m 3 / s) est une ressource à exploiter.

Une rivière avec un bon débit peut utiliser la vitesse de l'eau pour faire tourner la roue à eau. Les pentes de montagne ou de colline sont les mieux adaptées à la production hydroélectrique. Comme mentionné précédemment, il est nécessaire de considérer à la fois la tête et le débit de la rivière pour déterminer la puissance de sortie approximative.

Connaissant les paramètres, la puissance approximative est déterminée comme suit -

Head in feet * flow in gallons per meter / 10 = power in Watts

La tête pourrait également avoir les unités de pression pour une rivière régulière.

Méthode de tube de tuyau

Cette technique est utilisée pour déterminer la hauteur de chute en courant bas d'une turbine immergée.

Les exigences pour une méthode de tuyau flexible comprennent une tuyauterie flexible (cheval de jardin préféré), un entonnoir et un matériau de mesure. Le ruisseau doit être suffisamment peu profond pour que l'on puisse le traverser (vérifiez la profondeur de la rivière avant de commencer). La procédure d'installation d'une méthode de tuyau flexible est décrite ci-dessous.

Tout d'abord, étirez le tuyau à partir du point où le ruisseau commence à s'incliner. Deuxièmement, soulevez l'extrémité du tuyau jusqu'à ce que l'eau cesse de s'écouler. Prenez la distance verticale et répétez la même chose pour les autres sections jusqu'à ce que le site préféré soit atteint. La figure ci-dessous illustre les différentes têtes de chaque section.

Determining head

Déterminer le débit

Le débit d'un flux normal pour une hydroélectricité domestique pourrait être déterminé par les deux méthodes suivantes -

  • Float method- dans cette technique, un flotteur de poids mesuré est libéré dans une partie paire du cours d'eau et le temps nécessaire pour parcourir la distance mesurée est enregistré. La distance en mètres est divisée par le temps mis en secondes pour obtenir la vitesse. Il convient de noter que le flotteur ne doit pas toucher le sol. Dans le cas où il est trop lourd au point de toucher le lit du cours d'eau, un flotteur plus petit peut être choisi.

  • Bucket method- Ceci est réalisé en endiguant le ruisseau et en le détournant dans un seau. La vitesse à laquelle il se remplit est alors enregistrée. Cela se fait en gallons par seconde. Utilisez un seau avec une mesure standard pour être plus précis.