Fiche Méthodologique

Caractéristiques des principales turbines utilisées en hydroélectricité (d’après M.Larinier, J.Dartiguelongue, La circulation des poissons migrateurs : le transit à travers les turbines des installations hydroélectriques, 1989)

Contenu

Type

Turbine KAPLAN Turbine FRANCIS Turbine PELTON
A réaction (énergie sous forme cinétique et potentielle) A réaction (énergie sous forme cinétique et potentielle) A action (énergie cinétique seulement)

 Domaine d’application

Hauteur de chute
Turbine KAPLAN Turbine FRANCIS Turbine PELTON
Usines de basses chutes (< 30-40 m) Usines de moyennes chutes voire de basses chutes pour des installations anciennes (de 30 à 300 m) Usines de hautes chutes (> à 150 m jusqu’à plus de 1 500 m)
Gamme de débit
Turbine KAPLAN Turbine FRANCIS Turbine PELTON
Débits faibles à forts (Jusqu’à 600 m3.s-1 et plus) Débits faibles à moyens
(de centaines de l/s à 200 m3.s-1)
Débits relativement faibles (<15 m3.s-1)

 Caractéristiques principales

Turbine KAPLAN Turbine FRANCIS Turbine PELTON
  • 3 à 8 pales fixées sur un moyeu.
  • pales pouvant être orientables (débit turbiné modulable) ou fixe (débit turbiné fixe).
  • 2 dispositions possibles : axe de la turbine vertical (Kaplan classique) ou quasi-horizontal (groupe bulbe).
  • Rendement : 90-95%
  • Roue comportant un certain nombre d’aubes (de 7 à 19) fixées à un arbre disposé horizontalement ou verticalement. Entrée de l’eau en périphérie et sortie axiale (en général en dessous)
  • Rendement : 80-95 %
  • Roue comportant à sa périphérie une série d’augets (forme de 2 coquilles de noix juxtaposées séparées par une échancrure centrale – nombre d’augets en général inférieur à 24)
  • Rendement : 90%

 Formules prédictives de mortalité dans les turbines

Turbine KAPLAN Turbine FRANCIS Turbine PELTON
  • Mortalité de 2 à 20 %, moyenne 19-20 % Pour les salmonidés. Augmente avec la diminution du diamètre de la turbine.

Formule linéarisée pour les juvéniles de salmonidés* :
P = 13,4+42,8(TL/Esp)
Avec :
P : part de mortalité, comprise entre 0 et 1.
TL (m) : longueur du poisson.
Esp (m) : espacement interpale à mi-pale.

Formule pour l’anguille* :
P (%) = 4,67 TL1,53 *Dr-0,48 * N 0,6
P (%)=6,59 TL1,63 *Q-0,24 * N 0,63
P (%)=12,42 TL1,36 * Q-0,22  * Dr -0,10 * N 0,49

Avec :
P : pourcentage de mortalité.
Dr (m) : Diamètre de la roue
Q (m3.s-1) : débit nominal
N (tr/min) : vitesse de rotation de la roue.
TL (m) : longueur du poisson.

  • Mortalité de 5 à 90 %, moyenne 30-40 %

Formule linéarisée pour les juvéniles de salmonidés* :
P =6,54+0,218H+118TL-3,88Dm+0,0078N
Avec :
P : part de mortalité, comprise entre 0 et 1.
H (m) : hauteur de chute nette.
N (tr/min) : vitesse de rotation de la roue.
Dm (m) : Diamètre de la roue en entrée à mi-aubes.
TL (m) : longueur du poisson.

  • Pas de formule 
  • Mortalités proches de 100%

Dommages entraînés sur l’ichtyofaune

3 catégories de dommages occasionnés par les turbines sur l’ichtyofaune peuvent être distinguées :

  • Mécaniques : choc avec partie mobile ou fixe de la turbine
  • Liés à la pression (dépression brusque en sortie de turbine qui cause des dégâts sur la vessie natatoire)
  • Liés au cisaillement : zones de turbulences extrêmes avec de fortes vitesses
Conclusion

* Formules prédictives en cours d’actualisation pour tenir compte des derniers retours d’expérience