Turbine Pelton
Turbine hydraulique à action dans laquelle des jets d’eau à grande vitesse frappent les augets doubles d’une roue ; c’est le choix standard pour les hautes chutes, au-delà d’environ 250 m.
Brevetée par Lester Pelton en 1880, la roue Pelton transforme, au moyen d’injecteurs, la pression d’une colonne d’eau de haute chute en énergie cinétique d’un ou plusieurs jets libres. Les jets frappent des augets fendus dont l’arête centrale divise l’écoulement et le renvoie d’environ 165–170°, en lui transférant presque toute sa quantité de mouvement. Contrairement aux turbines à réaction, la roue tourne dans l’air, à pression atmosphérique.
La vitesse du jet découle de la hauteur de chute, et le rendement est maximal quand la vitesse des augets vaut environ la moitié de celle du jet :
Sous 1 000 m de chute, le jet file à environ 135–140 m/s.
- Plage de chute : d’environ 50 m en micro-hydraulique jusqu’à près de 1 900 m (Bieudron, Suisse, 3 × 423 MW sous environ 1 880 m)
- Rendement maximal : 90–93 % pour les grosses machines
- Comportement à charge partielle : courbe de rendement très plate, car on peut fermer les injecteurs un par un et chaque pointeau règle son jet ; une machine verticale à six jets garde un bon rendement jusqu’à environ 10–20 % du débit nominal
Des déflecteurs peuvent dévier le jet en une fraction de seconde pendant que le pointeau se ferme lentement, ce qui évite les coups de bélier dans les longues conduites forcées. Les Pelton sont courantes dans les aménagements alpins, norvégiens, andins et himalayens, ainsi qu’en micro-hydraulique hors réseau, où une petite roue sur un torrent pentu peut alimenter un village. L’abrasion des augets et des pointeaux par les sédiments est la principale cause d’usure dans les rivières glaciaires.
Termes associés
Tous les termes →- Hauteur de chute
Différence d’altitude entre la surface de l’eau à la prise d’une centrale hydraulique et la sortie de la turbine ou le niveau aval ; avec le débit, elle détermine la puissance disponible.
- Turbine Francis
Turbine hydraulique à réaction à aubes fixes, où l’eau entre radialement et ressort axialement ; le modèle le plus répandu, employé pour les moyennes chutes d’environ 30 à 700 m.
- Turbine Kaplan
Turbine hydraulique à réaction de type hélice, à pales de roue et directrices orientables, adaptée aux basses chutes d’environ 2 à 40 m et aux forts débits.
- Hydroélectricité au fil de l’eau
Hydroélectricité qui dérive ou utilise le débit naturel d’un cours d’eau avec peu ou pas de retenue, si bien que la production suit le débit plutôt que la demande.
- Station de transfert d’énergie par pompage (STEP)
Stockage d’énergie qui pompe de l’eau vers un bassin supérieur quand l’électricité est bon marché ou abondante et la turbine quand on a besoin de puissance ; c’est la première forme de stockage réseau dans le monde.