Technique du siphon pour la rénovation de centrales électriques

Département de l’environnement,
des tranports, de l’énergie et de la communication DETEC
Office fédéral de l’énergie OFEN
Sektion Energieforschung
Programme Petites centrales hydrauliques 21
Technique du siphon pour la rénovation de centrales électriques
Au milieu des années 1990, la fabrique de papier Perlen Papier SA s’est trouvée face à la nécessité de rénover une de ses deux centrales hydroélectriques. La technique novatrice du siphon, qui constitue une solution idéale pour les centrales hydroélectriques à basse chute, répondait à ses exigences techniques et économiques.
La technique novatrice et peu coûteuse du siphon avec des turbines axiales a été utilisée pour rénover une des centrales hydroélectriques de Perlen Papier SA. (Illustrations : ITECO)
La société Perlen Papier SA, sise à Perlen, dans le canton de Lucerne, est spécialisée dans la production de papiers magazine et journal. Une concession avait déjà été attribuée en 1862 pour la construction d’un canal de dérivation de la Reuss et d’une centrale électrique pour l’exploitation industrielle
de la force hydraulique. Dix ans plus tard, des pionniers de l’industrie fondaient la fabrique de papier
de Perlen. La fabrique actuelle utilise deux machines à papier. Sa propre production d’énergie hydraulique ne permet de couvrir qu’une part modeste de ses besoins en électricité, mais elle constitue un
aspect prioritaire pour cette entreprise riche en traditions. Dans le cadre du programme pilote et de
démonstration de l’OFEN, la technique novatrice du siphon a pu être utilisée pour la rénovation d’une
des deux centrales hydroélectriques de l’usine, équipée avec des organes d’obturation simplifiés.
Trois turbines Kaplan verticales à pales réglables, représentant une puissance électrique de 342 kilowatts maximum chacune, sont utilisées aujourd’hui. Avec un total de 1’026 kilowatts, la production
annuelle moyenne atteint environ 8 millions de kilowattheures.
Points forts
• Rénovation de centrales électriques avec la technique novatrice du siphon
• Rentabilité grâce à un concept technique simple
• Production d’électricité locale et industrielle.
Intervenants
• ITECO, Affoltern a.A., www.iteco.ch
• Perlen Papier SA, www.perlenpapier.ch
D:\Jürg Wellstein\3 BFE Medien\Success Stories\21 Kleinwasserkraft Perlen\21 Def\Faktenblatt Programm 21 Kleinwasserkraft FRANZ.doc
Sources
• ENET-News n° 49, septembre 2001, p. 7
• Rapports de synthèse des chefs de programme de l’OFEN
Historique
Les deux centrales hydroélectriques de la fabrique de papier de Perlen sont situées sur un canal de
dérivation de la Reuss, de 3.2 km de long, appartenant à la fabrique. L’une des deux installations hydrauliques a été entièrement rénovée en 1981. Lorsque la dernière des anciennes turbines de la
deuxième installation tomba en panne au milieu des années 1990 et qu’il ne semblait pas rentable de
la réparer, il a fallu décider de la conserver ou de la mettre hors service. L’installation présente une
chute nette de 2.7 mètres et un débit de 45 m3/s pratiquement constant sur l’ensemble de l’année.
L’implantation novatrice et peu coûteuse d’un siphon permettait de répondre aux exigences de Perlen
Papier SA. C’était la première fois qu’on faisait appel en Suisse à des turbines à siphon sans organe
d’obturation : l’amorçage du siphon, et par conséquent, le lancement des turbines est assuré par de
petites pompes à vide. Pour démarrer la turbine, une pompe évacue la quantité d’air de la partie supérieure de la spirale d’amenée, ce qui a pour effet d’élever le niveau de l’eau à cet endroit-là et de mettre en mouvement la roue à aubes. Cette solution a permis de renoncer aux aubes directrices, aux
vannes et aux organes d’obturation pour le bâtiment des machines et les turbines.
Défis
• Exigences économiques particulières lors de la décision de rénovation
• Technique du siphon, connue mais peu usitée jusqu’à maintenant.
Perspectives
• Solution techniquement optimale pour des centrales hydroélectriques à basse chute
• Le vif intérêt actuel pour le courant vert encourage la rénovation des installations existantes.
Les coffrages des trois conduites d’aspiration doivent non seulement respecter précisément la forme
calculée mais garantir aussi une certaine qualité de surface. Des turbines Kaplan ont ensuite été
aménagées dans les conduites d’aspiration. (Photos : ITECO)
Derniers développements
Plus la chute utile et la puissance sont faibles, plus le coût de production de l’énergie est élevé. Les
solutions novatrices permettant de rénover les installations comme celles de Perlen Papier SA sans
que cela ne coûte trop cher, sont donc particulièrement bienvenues. En Suisse, les petites centrales
et les microcentrales hydroélectriques à basse chute vétustes ou abandonnées représentent un potentiel d’énergie considérable qui mériterait d’être exploité. Un certain travail d’information a déjà pu
être mené et la rétribution à prix coûtant a aussi créé une incitation économique.
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