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Énergie hydraulique : à la recherche de la grille optimale

15.11.2017

Pour maintenir l’endommagement des turbines aussi faible que possible, l’eau est débarrassée des éboulis, des graviers et du sable avant son utilisation dans les centrales hydroélectriques. Depuis peu, lesdites grilles Coanda sont appliquées à cette fin. Une équipe de chercheurs de la Haute école technique et économique de Coire (HTW) constate qu’elles représentent une bonne alternative aux grilles traditionnelles (‘prises d’eau tyroliennes’) avec dessableur. Toutefois, les grilles ne respectent pas toutes les promesses du fabricant.

Dans les centrales hydroélectriques haute pression, l’eau atteint une grande vitesse avant d’entrer violemment en contact avec les lames de la turbine. Dans cette situation, les corps étrangers de l’eau endommagent les turbines. Même les grains de sable développent une grande force sous haute pression et laissent des traces durables sur les lames. « Ils ont le même effet que des tirs  », affirme Dr. Imad Lifa, directeur de l’Institut pour les constructions dans l'espace alpin (IBAR) de HTW. Les dommages dus à l’abrasion sur les turbines en acier inoxydable sont inévitables. Des revêtements spéciaux ou des alliages aident à retarder l’usure des turbines et donc leur remplacement.

Dans ce contexte, il va de soi que les exploitants des centrales hydroélectriques font leur possible pour éliminer soigneusement les graviers et le sable de l’eau au niveau des captages. Lorsque l’eau provient de lacs, le processus est relativement simple dans la mesure où les corps étrangers se déposent dans le lac et n’atteignent pas du tout la prise d’eau. La situation de départ est plus délicate lorsque l’eau est prélevée directement d’un fleuve. Dans ce cas, les roches et les éboulis sont filtrés de l’eau à travers une grille dans une première étape. L’eau grossièrement épurée circule ensuite dans un bassin de décantation, ledit dessableur. Les graviers et le sable s’y déposent avant que l’eau ne parvienne aux turbines en passant par une galerie sous pression ou le tube de force.
 

La grille Coanda retient également les particules fines

Les grilles laissent passer le sable, les graviers et même les petites pierres car l’espace entre les barres est typiquement de 3 à 10 cm. On se demande alors s’il serait possible d’épurer les eaux fluviales avec des grilles plus fines qui permettraient d'éliminer également les graviers et le sable et ainsi de renoncer à la deuxième étape de nettoyage, le dessableur. C’est précisément l’objectif de la grille Coanda. L’espace entre les barres est ici de 0,1 à 3 mm seulement, ce qui permet d’éliminer les plus petites particules de l’eau. La première grille Coanda a été installée en Suisse en 1998 sur le Räppierbach dans la commune de Hinterrhein. Depuis, des grilles Coanda ont été installées sur 50 prises d’eau en Suisse. Grâce à cette nouvelle grille, les exploitants de centrales hydroélectriques pourraient économiser les frais du dessableur (bassin de décantation) et éviter la dénaturation du paysage.

 

Source : Article écrit par Benedikt Vogel, sur mandat de l'Office fédéral de l'énergie/OFEN