Soutenance mémoire
Énergie électrique de la station HSP1
En Algérie la consommation de l’énergie électrique connait une augmentation significative avec l’évolution de la population et de niveau de vie. En Algérie la production de l’électricité vient principalement du gaz naturel , quoi que notre pays dispose d’une source d’énergie inépuisable à savoir l’énergie solaire qui reste non exploité ou sous exploité , et notre source d’énergie qui peut être a coté de l’énergie solaire une alternative c’est l’énergie hydraulique, surtout lorsqu’on sait l’Algérie dispose d’un nombre non négligeable de transfert d’eau d’une région a une autre ou en consomme énormément d’énergie pour le pompage , ajouté à ceci en dispose de pas mal de barrage capable de produire de l’électricité , et la on peut citer deux barrages MEFROUCH et BENI BAHDEL .
Avec l’arrivé du dessalement d’eau de mer les eaux dessalés transférées vers les grandes villes au moyen des adductions par refoulement consommant énormément d’une énergie électrique. En plus de la facture de l’énergie électrique qui s’élève au moyen à 700 million centimes mensuelle (cas de station de pompage SOUK LKHEMISS HONAINE) vient s’ajouter le problème de la perturbation de la distribution de l’eau suite à des pannes dues à l’alimentation par l’énergie électrique .
Généralité sur les turbines et les stations hydroélectriques
Les impératifs de préservation de l’environnement imposent l’utilisation du gaz naturel comme énergie primaire pour la production d’électricité, par rapport aux autres énergies fossiles jugées polluantes, sachant que la ressource du gaz est largement disponible en Algérie .
Les turbines hydrauliques
Définition d’une turbine hydraulique
La turbine hydraulique est une machine tournante son rôle est de transformer l’énergie de l’eau en énergie mécanique de manière à faire tourner un alternateur qui produit un courant électrique .
Les turbines hydrauliques peuvent être classées en deux catégories :
-Turbine à action : l’énergie de l’eau à la sortie de l’injecteur ou de distributeur est entièrement sous forme cinétique et l’eau à cet endroit se trouve à la pression atmosphérique. On trouve dans cette catégorie les turbines Pelton et banki ;
-Turbine à réaction : l’énergie à la sortie de distributeur se trouve à la fois sous forme de pression et d’énergie cinétique. La pression de l’eau est supérieur à la pression atmosphérique On trouve dans cette catégorie les turbines Francis hélice et Kaplan .
Les types des turbines hydrauliques
turbine à action
Turbine PELTON
La turbine Pelton, est une turbine à injection partielle et à veine libre ; sa roue tourne dans l’air. La détente de l’eau jusqu’à la pression atmosphérique est donc effectuée entièrement dans le distributeur de la machine, l’énergie étant disponible à l’entrée de la roue uniquement sous forme d’énergie cinétique, ce qui correspond à la définition d’une machine à action. Cette turbine ne comporte pas de diffuseur ; à la sortie de la roue, l’eau s’écoule librement .
Distributeur
Le distributeur d’une turbine Pelton est formé d’un ou de plusieurs injecteurs ; on distingue ainsi les turbines à un jet et les turbines à jets multiples. L’injecteur est constitué d’une tuyère appelée buse dont la section de passage est réglable parle déplacement d’un pointeau ou aiguille d’injection. Un déflecteur coiffe l’extrémité de la buse d’un nez demicylindrique qui enveloppe et affleure le jet sortant de l’injecteur ; ce déflecteur a pour mission de dévier brusquement le jet de la roue en cas de décharge accidentelle de la machine et d’éviter ainsi l’emballement de celle-ci .
la roue
La roue d’une turbine Pelton est formée d’un disque portant des augets en forme de doubles cuillères avec arête médiane et échancrure. L’axe du jet sortant d’un injecteur est tangent à la circonférence de la roue dont le diamètre est par définition le diamètre nominal de la machine. L’eau frappe les demi-augets symétriquement par rapport à l’arête qui les sépare elle sort de l’injecteur à une vitesse à peu près double de la vitesse tangentielle moyenne des augets : la forme de l’échancrure et le nombre d’augets sont déterminés de telle sorte que la totalité du débit travaille dans les augets sans perte par faufilèrent. La montre un auget attaqué de plein fouet et le jet se partageant entre deux augets successifs ; elle met ainsi en évidence l’arête centrale et le rôle de l’échancrure .
turbine cross flow
Elle s’appelle aussi turbine à flux ou bien banki-Mitchell c’est un type de turbine qui a tendance à être utilisé dans des sites hydroélectriques plus petits avec des puissances comprises entre 5 et 100 kW. Ces turbines sont utiles pour une large gamme de têtes hydrauliques, de seulement 1,75 à 200 mètres, bien que les turbines à flux croisés soient généralement choisies pour les têtes de moins de 40 mètres [4]. Cette turbine comprend deux parties principales :
-Une bâche d’alimentation avec injecteur ;
-Un rotor comportant plusieurs aubages ;
-L’ensemble est recouvert par un carter .
Turbine à réaction
turbine Francis
La turbine Francis est une machine à réaction, ce qui signifie que la pression à l’entrée de la roue est supérieure à la pression de sortie de la roue. Les turbines Francis sont utilisées pour de moyennes chutes et peuvent développer des puissances très importantes .
Le principe de fonctionnement d’une turbine Francis est le suivant : l’eau entre en premier dans la volute (aussi appelée bâche spirale). Elle circule dans l’avant-distributeur à aubes fixes puis à travers un cercle de vannage à aubes mobiles où la section de passage peut être variée selon le débit désiré .
Pompe inversée
La pompe inversée est une pompe standard qui est utilisée comme turbine en inversant le sens de l’écoulement de l’eau ainsi que celui de la rotation de l’arbre. Son fonctionnement peut se comparer à celui d’une turbine Francis dont le distributeur resterait en position fixe. Il s’agit d’une machine simple et bon marché (prix inférieur à la moitié de celui d’une turbine construite sur mesure). Son application va des hautes aux basses pressions, mais reste cependant limitée pour les raisons suivantes :
-La pompe inversée ne peut travailler qu’à débit constant ;
-en cas de décharge brusque (panne du réseau électrique), elle peut provoquer d’importants coups de bélier dans les conduites, car son débit à l’emballement est inférieur à son débit nominal ;
-sa construction mécanique doit être contrôlée en vue du fonctionnement en turbine (paliers, joints, vitesse d’emballement) ;
-son rendement est inférieur à celui d’une turbine .
Turbine KAPLAN
Les turbines Kaplan, successeurs des turbines à hélices, ont été inventées par l’ingénieur autrichien VICTOR KAPLAN en 1912 pour résoudre le problème du rendement médiocre de la turbine Francis dans les cas de faible charge. La turbine KAPLAN obtient un meilleur rendement que la turbine à hélice, car elle a pour particularité de pouvoir modifier l’inclinaison des pâles pour pouvoir s’adapter au débit du cours d’eau et donc avoir un rendement optimal .
Description sur le dessalement des eaux de mer de HONAINE
Le recours au dessalement de l’eau de mer a pu, dans le cadre de la rénovation des choix et des modes de gestion, être promue comme une alternative stratégique permettant de sécuriser l’alimentation en eau potable de certaines villes du littoral et d’agglomérations proches .Un programme d’installation d’unités de dessalement de l’eau de mer a ainsi été arrêté puis rapidement mis en œuvre. L’Algérienne des Eaux, entreprise publique, en assure le suivi pour le compte du Ministère des Ressources en Eau en association avec l’Algérien Energie Compagnie, société créée par les groupes SONATRACH et SONELGAZ.
La réalisation de stations de dessalement de l’eau de mer, permettra non seulement de satisfaire les besoins de la population mais aussi de libérer d’importantes quantités d’eau des barrages pour les besoins de l’irrigation .
Description de la station de dessalement HONAINE
la station de dessalement d’eau de mer de honaine s’étend sur une superficie de 78 ha et d’une capacité de 200000 m³/j. ce volume produit est estimé à l’alimentation du groupement urbaine de Tlemcen. Avec la mise en service de ces stations, la wilaya de Tlemcen est donc à l’abri des pénuries d’eau et dispose même de grandes réserves pour parer aux effets de la sécheresse .
Pompage des eaux de mer
Le groupe de pompage d’eau de mer comprend 11 pompes, avec une capacité de pompage de 18 934 m^3/h. Les dix pompes à eau de mer sont installées en parallèle, l’une d’entre elle étant en réserve . A l’aide d’une dizaine de pompes l’eau traitée est pompée vers le réservoir de stockage afin de la distribuer par l ADE, tandis que le projet de saumure sera évacué par un émissaire marin pénétrant jusqu’à 1000 m dans la mer dans le but d’assurer une meilleur dilution et d’éviter des conséquences indésirables pour l’environnement .
Description du transfert HONAINE-TLEMCEN
Le raccordement aval de la station de dessalement d’eau de mer de HONAINE TAFSOUT a des tronçons de distribution en eau potable de la willaya de Tlemcen (6 tronçons) avec des différents diamètres et des différentes pressions
-Tronçon 1 : au niveau de la station de dessalement a une longueur de 10170 m et de diamètre nominal DN 1400.
-Tronçon 2 : de la station de pompage HSP1 vers le réservoir de stockage RT1 de SOUK LKHEMISS a une longueur de 550 m et de diamètre nominal DN400.
-Tronçon 3 : du réservoir RT1 de SOUK LKHEMISS vers le réservoir RT2 de SIDI AHMED.
-Tronçon 4 : du réservoir RT2 de SIDI AHMED vers le réservoir de SEKKAK.
-Tronçon 5 : du réservoir de SEKKAK vers la station de pompage HSP3 (HENAYA).
-Tronçon 6 : de la station de pompage de MANSOURA HSP4 vers le réservoir de LALA SETI .
Conclusion général
Les sources des énergies renouvelables sont utilisées dans le domaine de Production d’électricité comme l’énergie de gaz, vapeur, air et parmi ces énergie on a l’eau qui utilise la force motrice de l’eau (pression et débit) qui doit tourner des turbines. Elles sont raccordées par une génératrice qui transforme l’énergie hydraulique de l’eau en énergie électrique. Les grands transferts d’eau qui contient un débit important et de forte charge sont dissipés par des piquages et des brises charges Le transfert HONAINE –SIDI AHMED qui est géré par la société « algérienne des eaux » contient deux stations de pompages HSP1 au niveau du village de SOUK LKHEMISS (4+1pompe) et la station de pompage HSP2 au niveau du village de SIDI AHED (4+2pompes) qui consomment une énergie électrique doit être payée par la société. Ce transfert contient 3tronçons T1, T2 et T3, ce dernier a un écoulement gravitaire de réservoir RT1 (SOUK LKHEMISS) vers le réservoir RT2 (SIDI AHMED) avec une longueur de 21428,61 MI et de diamètre de 1200 mm avec des pressions nominaux PN 16 PN40 et PN 25 .la conduite est en acier. D’après les études sur ce transfert, on peut produire une énergie électrique a partir de la pression et le débit d’eau et installer une centrale hydro-électrique qui est composé d’un générateur et une turbine.
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Table des matières
Chapitre I Généralité sur les turbines et la station hydroélectrique
I.1 Les turbines hydrauliques
I.1.1 Définition d’une turbine hydraulique
I.1.2. Les types des turbines hydrauliques
I.1.2.1 Turbines à action
I.1.2.1.1 Turbine PELTON
I.1.2.1.2 Turbine crossflow
I.1.2.2 Turbines à réaction
I.1.2.2.1 Turbine Francis
I.1.2.2.2 Pompe inversée
I.1.2.2.3 Turbine Kaplan
I.2 Paramètres communs des turbines
I .2.1. Puissance hydraulique d’une turbine
I.2.2. puissance mécanique, vitesse de rotation spécifique d’une turbine
I.2.2.1 Puissance mécanique
I.2.2.2 Vitesse de rotation spécifique
I.2.2.3. Courbes caractéristiques à vitesse constante
I.2.2.4 Courbes caractéristiques à vitesse variable
I .3 Classification des turbines – vitesse spécifique
I.4. Résumé des principaux types de turbines et de leur domaine d’application
I.5. Centrale hydro-électriques
I.5.1. Principe de fonctionnement
I.5.2. Structure d’une centrale de production de l’électricité
I.5.3 Turbine
I.5.4. Générateur
I.5.5 Différent type de générateurs
I.5.6. Multiplicateur de vitesse et systèmes de régulation
I.5.7. Transformateur
Chapitre II description sur le dessalement des eaux de mer de HONAINE
II .1 Description de la station de dessalement de HONAINE
II .2.2 Pompage des eaux de mer
II .2.3 Description du transfert HONAINE-TLEMCEN
II .2.4 Le transfert HONAINE-SIDI AHMED
II .3 Les stations de pompages de transfert HONAINE- SIDI AHMED
II .3.1 La station de pompage HSP1
II .3.1.1 Caractéristique de HSP1
II.3.2.1.2 Principe de fonctionnement de la station
II .3.1.3 Réservoir de stockage RT1
II .3.2 La station de pompage HSP2
II.3.2.2.1 Principe de fonctionnement de la station HSP2
Chapitre III L’étude de récupération de l’énergie électrique
III.1 Présentation de transfert RT1-RT2
III .2 Calcul hydraulique du tronçon RT1-RT2
III. 2.1 Débit qui circule sur le tronçon RT1-RT2
III.2.2 Les piquages sur le tronçon RT1-RT2
III .2.3 Le débit de chaque point kilométrique
III. 2.4 Calcul de la vitesse
III.3 Le choix de la turbine
III.4 Calcul hydraulique au point1
III.4.1 Calcul les pertes de charge linéaire
III.4.2 Calcul les pertes de charges singulières
III.4.3 Calcul de la hauteur de chute
III.4.4 Calcul de la pression au point 1
III .5 Les dimensionnements de la centrale hydroélectrique
III.5.1 Calculer de la puissance absorbée par la turbine au point 1 (la puissance
hydraulique)
III. 5.2 La puissance développée parla turbine (la puissance mécanique)
III.5.3 La puissance apparente
III. 5.4 La puissance réactive
III. 5.5 La puissance active
III.5.6. Énergie électrique de la station HSP1
III.5.7 Démarrage des pompes à partir du point 1
III.6 Les dimensions de la turbine au point 1
III .6.1 La section d’injecteur
III.6.2 La vitesse de rotation de la turbine
III.6.3 La turbine est équipée à un injecteur
III.6.4 Nombre et dimensions des augets
III.6.5 La turbine est équipée de deux injecteurs
III.6.6 La turbine est équipée de trois injecteurs
III.7 Calcul hydraulique au point 2
III.7.1 Calcul des pertes de charges de charges
III.7.2 Calcul la hauteur de chute
III.7.3 Les dimensions de la centrale hydroélectrique
III.7.4 Calcul de la puissance hydraulique (puissance absorbée de la turbine)
III.7.5 La puissance développée de la turbine (la puissance mécanique)
III.8 Etude électrique de la centrale hydroélectrique vers la station de pompage
III.9 Rapport final du projet
III.9.1 La turbine
III.9.2 Fiche technique du générateur (fournisseur)
III.9.3 Fiche technique de la turbine (fournisseur)
III.9.4 Câble électrique
III.10 Etude économique du projet
Conclusion générale
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