Projet micro-hydraulique d'électrification d'un site

Réglementation (en France)

Pistes à suivre: la carte de Cassini, le débit réservé, les droits de servitudes, aide pour l'étude de faisabilité et crédit d'impôt.

Réglementations, droit de l'eau et d'exploitation

Les réglementations des cours d'eau et de leurs exploitations amènent le particulier à rechercher un site "historique" rattaché à un droit d'eau pérenne; ordinairement un moulin ou un site de production inférieur à 150 kW (et) maintenu en activité jusqu'au 16/10/1919.
Sans antécédent sur le site convoité une autorisation d'exploitation est rarement délivrée et vaut pour 30 ans (à renouveler à échéance).

Le droit d'eau fondé en titre

Une telle conjoncture concède de plein droit l'autorisation illimitée d'exploitation; st concernés par le droit d'eau en titre le site d'un cours d'eau domanial ayant accueilli un moulin avt 1566 et le moulin en activité sur un cours d'eau privé avt 1789.

Achat de l'électricité hydraulique

L'obligation d'achat n'est effective qu'après conformité des contraintes matérielles afférentes à une centrale raccordée au réseau. S'adresser à l'ARD: dispositif de découplage, si micro-hydraulique > 250 kW raccordement au réseau de moyenne tension donc un transformateur...

Il vous sera proposé deux offres de vente, chacune pour une durée limitée (à renouveler explicitement) et aux conditions d'achat du marché.

Votre micro-centrale est sur le lieu de votre résidence et n'excède pas les 36 kVA (kilovoltampère), le contrat d'une durée de 15 ans s'ajuste au tarif de vente de votre distributeur (au "tarif bleu").

Ou bien jusqu'à 500 kVA, la procédure d'achat d'électricité (l'arrêté du 1/03/07 [arrêté antérieur: 25/06/01] fixe les nvlles conditions pour les installations utilisant l'énergie hydraulique) suit la courbe de consommation (les besoins du réseau); moins compliqué qu'il n'y paraît, les "composantes" de ce contrat, au nb de cinq, sur lesquelles il faut se prononcer, rappellent la diligence à observer durant la préparation technique et financière du projet afin que le retour sur investissement ne se fasse pas attendre. La prospective de votre production que vous n'aurez pas alors manquée de faire résoudra les données utiles à vos choix de vente ("composantes").
Le prix d'achat proposé est différent suivant l'heure de fourniture, la saison et avec une "majoration de qualité" sur la régularité de la production en hiver. Les tarifs sont révisés chaque année pendant toute la durée du contrat qui est de 20 ans.

La micro-hydraulique

L'on hiérarchise l'hydraulique sur quatre plages de puissances, corrélatives aux choix matériels et aux règles administratives qui les encadrent.
La micro-hydraulique correspond à une 20kW < puissance < 500kW, c'est la plage avec celle de la pico-hydraulique (< 20kW) à laquelle s'adressent les particuliers.

L'installation emprunte une implantation originale, c'est pourquoi l'intervention d'un cabinet d'étude est tjs souhaitable pour un projet d'envergure; néanmoins, un schéma directeur "modulable" composé des mécanismes classiques est à présenter à l'emplacement du site.

Éléments d'une micro-centrale hydraulique

Le débit réservé:
C'est la disposition administrative maintenant un débit minimal à la rivière, elle est du dixième ou plus du module du cours d'eau et relève de la consistance du droit d'eau attaché au site.

Module du cours d'eau:
débit moyen multiannuel (nous ne connaissons pas le nb d'années prises en compte).

La retenue d'eau ou barrage:
accroît la hauteur de chute ou crée une réserve d'énergie malléable sur une courte durée; la dérivation du débit vers la centrale s'effectue par détournement ou par vanne de contrôle sur l'ouvrage. Munie d'une passe à poisson et d'une brèche déchargeant le débit réservé.

Sans système de régulation lissant sa production la micro-centrale sera dite au "fil de l'eau". Elle subit le régime saisonnier du cours d'eau, en contrepartie minimise son impact sur l'écosystème aquatique.

Canal d'amenée:
canal à ciel ouvert, dirige l'eau sur un bief ou une conduite forcée. À l'entrée, une vanne, tenue fermée pendant les opérations de dévasement; prolongée d'un dégrilleur écartant branches, feuilles et objets flottants.
Conduite forcée:
achemine l'eau par conduite forcée d'une chambre de mise en charge à la turbine. Ne concerne généralement pas une micro-centrale hydraulique.
L'équipement électromécanique:
Choisi d'après la hauteur de chute, le débit d'eau et la destination du courant. Comprend la turbine (ou un turbo-alternateur [montés sur un seul axe], moins probable la roue et son multiplicateur), le générateur (asynchrone si raccordé au réseau, synchrone en site isolé), le système de régulation et de transformation.
Canal de fuite:
la partie de la dérivation rétrocédant l'eau détournée. À sa limite, un seuil interdit l'entrée aux poissons.

Hauteur de chute

canal d'amenée

La définition rapide de la hauteur de chute brute est de l'entendre comme la différence d'altitude entre le niveau le plus haut et l'aval à la sortie de l'aménagement. Plus de justesse nous décide à distinguer la turbine "à action" de la turbine "à réaction"; le niveau le plus bas se repérerait ainsi au point d'injonction de l'eau des Peltons (Banki Mitchell...) et à l'aval des Kaplans (et Francis).
Toutefois la mesure de la chute d'eau se fera sans turbine (...) avec les commodités de pente et d'accessibilité du lieu; est utilisé comme instruments de mesure, le niveau à eau ou à bulle (montage d'un bâti), le clisimètre, le clinomètre... (*)*(rien n'est facile à un non professionnel, qu'il s'agisse de la collecte des informations à leurs synthèses. Inversement le propriétaire d'un ancien site [vraisemblablement un moulin] est en situation de combler partiellement son inexpérience par des observations et mesures draconiennes.
Recommandation: ds "ces" projets multidisciplinaires la stratégie payante est de creuser les points qui posent pbs).

Ds l'archétype de la réfection d'un site hydraulique, le canal d'amenée (voir photo) s'achève sur une chute verticale (l'emplacement révolu ou vétuste de la roue), de la sorte un seul décamètre chiffre la différence de niveau.

L'on acquière la hauteur de chute nette en déduisant les pertes de charges des canaux et conduites de même que la hauteur sacrifiée à la turbine (pour les plus pointilleux, piste à découvrir: l'énergie cinétique de l'eau).

Puissance du site

Elle se calcule sur le débit et la hauteur de chute, après détermination du gain technique et économique de la turbine.

S'il est juste en augmentant la capacité de traitement de la turbine, de chercher à optimiser tout le long de l'année la production hydro-électrique d'un cours d'eau au régime irrégulier, ayez connaissance que le prix de celle-ci s'accroît au prorata du volume turbiné.

Calcul de puissance nette:
P(kW) = H(chute nette) x Q(débit m3/s turbine(s)) x 9.81 x R
9.81 étant l'accélération m3/s de la gravité.
R le rendement global, perte d'équipement électromécanique inclus (tendrait pour une micro-centrale hydraulique de faible production vers 60%).

Nous en retirons spontanément la prédominance économique du facteur H puisque moins la hauteur de chute est importante, plus le débit d'eau turbiné devra être appréciable.

Moulin et roue

Cette source supplémentaire d'information poursuivra utilement vos recherches sur l'hydroélectricité et la restauration d'un moulin.
Site d'un hydraulicien partageant son expérience autour de la roue du moulin, généralités (dont turbines) + quelques calculs, notamment de perte de charge dans les écoulements en conduite forcée et en surface libre, de la puissance d'une chute... qui suppléeront à nos omissions. Convient à un large public (en vacances ou pas).

L'impact environnemental de la micro-centrale hydraulique

Vous devrez rédiger une notice d'impact simplifiée comprenant les aménagements visant à réduire les nuisances écologiques.
Les risques sur l'environnement de la micro-hydraulique rapportée à l'échelle d'un cours d'eau, ne sont pas à négliger; étant identifiée comme premier responsable le barrage:
l'aménagement d'une retenue d'eau alimentant une dérivation est cause de perturbation sur la portion de la rivière court-circuitée,
est reconnu comme obstacle aux espèces migratrices et aux échanges entre populations endémiques,
et cas que nous n'exclurons pas d'une micro-centrale hydraulique, le système d'écluse rompt l'équilibre végétal et animal sur berge, en engendrant une zone d'instabilité.