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Comment vérifier votre potentiel hydro-électrique

Dans le cadre des projets de continuité écologique, beaucoup d’études réalisées à la demande de l’administration sont portées à notre connaissance. Nous constatons, malheureusement assez fréquemment, que le potentiel énergétique du site est sous-estimé et donc peu pris en compte. Cette méprise fausse l’appréciation du propriétaire qui devra choisir une méthode pour se mettre en conformité. Cette méprise est souvent due à l’ignorance des innovations que la pico-hydro- électricité a connues ces dernières années. Il faut avouer que c’est un domaine où les idées reçues ont la peau dure. En voici quelques-unes pour éveiller votre sens critique, nous verrons ensuite comment évaluer, approximativement, un potentiel énergétique.


Idée reçue 1 : Une roue ne peut pas produire d’électricité
C’était probablement encore vrai en 1990. Mais avec les technologies actuelles (vitesse variable, aimants permanents…) même des petites roues par-dessus injectent 4-5kW dans le réseau. En faible chute, les roues offrent même de sacrés atouts : dévalaison des poissons, tolérance de feuilles et petits branchages, fonctionnement sur débits variables…

Idée reçue 2 : Le rendement d’une roue ne dépasse pas 20%
Pendant des siècles, les moulins étaientéquipés de roues au fil de l’eau dont les rendements laissaient effectivement à désirer. Cela fut un argument choc pour les constructeurs de turbines, au début du siècle dernier, qui enfoncèrent le clou. Cependant, les travaux d’ingénieurs comme Poncelet, Sagebien puis Zuppinger (1788 à 1889), ont permis d’améliorer considérablement le rendement des roues pour rivaliser avec ceux de bonnes turbines en tutoyant les 85-90%.

Idée reçue 3 : En dessous de 20 m de chute, la vitesse est trop irrégulière
En effet, sur une basse chute, une variation de 20 cm du niveau amont ou aval impacte la vitesse de rotation idéale, que le moulin soit équipé de roues ou de turbines. Les systèmes conçus pour une vitesse et/ou un
couple variables permettent de produire quel que soit le niveau d’eau. Evidemment, plus la chute est faible, moins il y a de puissance.

Idée reçue 4 : L’éolien et le photovoltaïque sont plus performants que l’hydraulique
Là aussi, il s’agit de méconnaissance du potentiel de la pico-hydroélectricité : Comparons les chiffres : sur une année moyenne, une roue à aube, type Zuppinger, de 2 m de large sur 1,20 m de chute (env. 25 kW) dans la région de Niort, injectera sur le réseau autant d’énergie qu’une installation photovoltaïque de 140 kWc (env. 105 m²).
Comparons maintenant à l’éolien. Le temps de production moyen d’une éolienne est d’environ 2000 h/an (23%). Un moulin hydraulique produit normalement plus de 7900 h/an (90%).À puissance moyenne équivalente, la production du moulin sera quasiment 4 fois plus élevée.

Estimer soi-même le potentiel de son moulin
Ces quelques outils vous permettront d’estimer une puissance en vue d’avoir un sens critique, mais l’objectif n’est pas de remplacer le travail d’un cabinet d’étude sérieux, comme il en existe fort heureusement beaucoup.

Hauteur de chute et débit
En hydraulique, on évalue la puissance P en kW en fonction du débit Q et de la hauteur de chute H :
P = g H Q
où g= 9,81 m/s2 (constante gravitationnelle), H est en m et Q en m3/s. Il faudra ensuite appliquer un facteur de rendement qui dépend de la cinématique complète du système, généralement entre 0,5 et 0,8.

0115potentiel1

0115potentiel2

À partir de la consistance légale
Ceux qui possèdent un dossier administratif complet s’appuieront sur la consistance légale du moulin pour connaitre la puissance hydraulique dont il dispose. Ne pas oublier d’appliquer le facteur de rendement.

Equipement du moulin
Une autre méthode simple est de retrouver comment le moulin était équipé pour la production et d’en déduire une puissance. On a coutume de dire qu’une paire de meules demande une puissance mécanique de 4 à 6 kW, auxquels il faudra ajouter évidemment la puissance absorbée par le reste de la machinerie.

À partir des caractéristiques du moteur hydraulique
En cherchant bien, on retrouve les catalogues des constructeurs de turbines qui donnent des informations sur la puissance de celles-ci. Il existe aussi certains ouvrages sur les moteurs hydrauliques qui permettront aux amateurs de mécanique de retrouver la puissance de leur roue en fonction d’éléments comme le diamètre, le nombre de pales, la largeur….

À retenir
Si votre moulin n’est pas une maison en zone inondable, c’est précisément grâce à son potentiel énergétique qui a servi les hommes des générations durant. Pourquoi s’arrêter là...

Clément Van Straaten - Allytech - Article paru dans le Monde des Moulins - N°51 - janvier 2015