HYDRINNOV

L'ENERGIE HYDRAULIQUE ECOLOGIQUE

LES ROUES à AUBES

En France à la fin du 19ième siècle prés de 100000 roues à aubes étaient répertoriées et la faune aquatique était florissante, le plus grand nombre a été abandonné avec l'industrialisation et l'avènement de l'électricité et ce fut le cas dans toute l'Europe

Les roues à aubes n'ont jamais apporté de nuisance à l'environnement et au milieu aquatique, bien au contraire, elles sont accompagnées de réserves d'eau propices aux développement des espèces végétales et animales, à l'activité des pécheurs et le passage de l'eau dans les aubes contribue à l'oxygénation des eaux des rivières, oxygénation qui contribue à leur purification. Du 15 ièmes au 19 ièmes siècle les roues à Aubes se sont multipliées et ont largement participé à l'industrialisation des pays d'Europe et les pècheries étaient florissantes comme le démontre des ouvrages anciens :

*** La pêche des SAUMONS en 1779

Dans son Histoire Naturelle des Poissons CUVIER ( 1847 ) évoque l'abondance des poissons sur les marchés de Paris l'abondance du Saumon dans le Tome XXI - l'abondance de l'Alose dans le tome XX. Alors qu' à cette époque, les ouvrages anciens attestent des milliers de tonnes de poissons d'eau douce vendues sur les marchés certains s'inquiétaient déjà de leur diminution et les causes étaient parfaitement identifiées : - pendant les décennies postérieures à 1789 une pêche sauvage et anarchique allant jusqu' à nourrier les cochons avec des saumons et des oeufs de saumon - un asséchement de zones humides et un nettoyage systèmatique des rivières par l'administration, détruisant les habitats, les zones de frayères et plus encore les zones d'écosystèmes nécessaires à leur nourriture, dans certaines rivières il n'y n'avait plus rien à manger - le rejet des égouts des villes et des pollutions d'usines liées à l'urbanisation et à l'industrialisation - l'édification de barrages pour les usines, sans aucune préoccupation des poissons, contrairement à ce qui se faisait déjà dans les pays nordiques et en Ecosse ou la construction des nouveaux barrages étaient accompagnée d'aménagements pour permettre aux saumons de remonter jusqu' à des hauteurs de 10m et plus - l'apparition des premières turbines ( Fourneyron , Fontaine ) destructrices des poissons. - 150 ans plus tard les poissons d'eau douce ont disparus des marchés et les causes sont toujours les mêmes.

Energie décentralisée, l'hydraulique apporte de l'électricité dans les endroits reculés et permet d'y créer des activités.

Or à ce jour bien que l'électricité d'origine hydraulique soit reconnue comme durable régulière et sans rejets et donc écologique, elle est confrontée à la problématique des impacts négatifs sur la faune des rivières, la dévalaison des poissons migrateurs et les impératifs de continuité hydriobiologique.

Par ailleurs, alors que le développement des chutes hautes, dans certains pays, devient limité, le potentiel énergétique en basses et moyennes chutes reste considérable et peut participer aux objectifs de réduction des rejets de CO2 qui est devenu une préoccupation majeure.

A - Les OBJECTIFS de la société HYDRINNOV :


1 - REHABILITER l'UTILISATION des ROUES à AUBES pour la PRODUCTION d'ENERGIE


Les avantages des ROUES à AUBES ne sont pas à démontrer et sont connus depuis toujours :

ARMENGAUD ingénieur du 19iéme siécle, écrivait dans son Traitédes Moteurs Hydrauliques : "

Elles ont l'avantage d'exiger peu de frais d'entretien, d'être faciles à réparer et de ne pas être bien susceptibles de se déranger. Il suffit souvent, en effet, de remplacer quelques aubes, de resserrer quelques boulons, et elles marchent ainsi des années entières sans aucune réparation.

Se rajoute 150 ans plus tard les préoccupations écologiques liées à la détérioration des milieux aquatiques et à la mortalité de la faune aquatique qui a débutée avec leur remplacement à la fin du 19ième siècle par des turbines. Avant l'abandon des roues à Aubes et malgres leur grand nombre les pècheries de rivière étaient florissantes dans tous les pays du monde. Ce qui se dit sur les Roues à aubes en 2010 - source VNF juin 2010 : "

" Ce type de dispositif présente la spécificité de préserver d'une part la totalité de la lame déversante ( et donc la capacité d'oxigénation de la rivière ) et d'autre part d'assurer l'intégrité des populations piscicoles ( qui ne sont pas hachées par les pàles immergées de la turbine) "

L'utilisation des roues à Aubes n'est pas limité aux seuls moulins - les études de similitudes hydrauliques montrent qu'une mortalité nulle pour la faune piscicole peut être assurée jusqu' à des hauteurs de chute de 15m à 20m suivant le type de Roue

2 - L'ETUDE et la RECHERCHE sur tout type de ROUES à AUBES

Au 19ième siècle de nombreux ingénieurs se sont impliqués dans la construction et l'amélioration des roues à aubes mais les outils et techniques de l'époque n'ont pu aboutir que sur des résultats partiels - la plus élaboré et performante a été la roue de coté introduite par les Anglais .

Les recherches HYDRINNOV concernent tous les type de roues à Aubes en théorie et sur machines d'essais afin de modéliser les géométries les plus performantes sur les cas les plus courant rencontrés et pour toutes hauteur de chutes savoir :

ROUE au fil de l'eau - ROUE de coté - ROUE en dessus - ROUE à pression - ROUE pour haute chutes






<<<<< VUE ROUE d'ESSAIS pour Hautes Chutes Diamètre 2m largeur 50cm Hauteur de chute 9m









>>>>>>>>>>> VUE ROUE d'ESSAIS BASSES et MOYENNES CHUTES Diamètre 1,15m Largeur 25cm

Hauteur de Chute pour essais de 0,10 à 1,30m ( cas de coté et par dessus )






3 - FABRICATION et FOURNITURE de ROUES à AUBES ROUES de COTES et ROUES en DESSUS



Ces roues sont fabriquées en Inox à 90% sur la base de concepts et de géométries protégées par brevets et demande de brevets auprès de l'INPI.

Pour toutes les roues et quelle que soit leur taille, l'ensemble est concu de type kit par éléments sur modules de l'ordre de 2m assemblés sur site permettant ainsi des implantations et des éxpéditions en tous lieux, éliminant ainsi le problème de l'encombrement transport obstacle majeur de leur développement.

Le type et les dimensions de la roue sont adaptés aux possibilités de chaque site en hauteur de chute et débits et peuvent avoir toutes longueurs.



Les ROUES de COTES sont proposées pour des hauteurs de chutes de 1m à 3m

Les roues peuvent être de toutes longueurs

Le débit passant est fonction de la hauteur de chute

de l'ordre de 1,2m3/sec au ml pour une hauteur de chute de 2m


ROUE FONFREDE de COTE en cours de Montage

ROUE à AUBES

ROUE à AUBES Inox au bout de quelques semaines de production suite au brassage de l'air et de l'eau

ROUE à AUBES Inox variante en 4m

*VIDEO Roue mise en service et aprés un an de production *


Les ROUES par DESSUS sont proposées pour des hauteurs de chutes de 2m à 12m le débit passant est fonction de la hauteur de chute pour une roue de 6m de diamètre et de 6m de largeur le débit est de 15m3/sec soit une puissance de l'ordre de 700kW





Les atouts de la roue à Aubes sont nombreux :

HYDRAULIQUES :
a - lorsque le débit diminue le rendement hydraulique reste constant - la courbe de rendement sur un débit variable est plate
b - il n'y a pas de débit d'amorçage la conséquence est une mise en route mécanique progressive qui élimine les variations brutales des couples d'entrainement gage de durabilité des parties mécaniques et cette absence de débit d'amorçage permet une production de kWh quel que soit les débits même faibles - la quantité de kWh produit sur une saison est plus élevée

GENIE CIVIL : les travaux de génie civil nécessaires à l'installation sont réduits à leur minimum des appuis pour l'arbre - une adaptation pour l'entrée d'eau

GRILLES : Les grilles pour obturer le passage des poissons ne sont plus nécessaires permettant la dévalaison des poissons.


ECONOMIQUE : Les installations roue à aubes ont la meilleure performance économique énergétique

ECOLOGIQUE CARBONE : Les installations roue à aubes ont la meilleure performance écologique Carbone : de l'ordre de 1gramme de CO2 au kWh produit


La remontée des poissons dit montaison peut être assurée par le rajout d'un ascenseur à poissons comme l'exemple ci- après d'une installation située en allemagne : une couronne extérieure permet de capturer les poissons en les relachant en partie haute du bief.

ROUE ascenseur Allemagne



B - L'HISTORIQUE



Les préoccupations sur la mortalité des poissons a conduit à un premier brevet sur le concept de roue dite à pression INPI N 02 14627

Cette turbine fonctionne à partir d'un nouveau type de roue à aubes qui permet pour la première fois l'intégration d'un barrage fixe dans la roue et ainsi l'utilisation de la totalité du potentiel de la hauteur d'eau

L'innovation consiste à réduire le volume nécessaire au déplacement des aubes à sa plus simple expression à savoir l'enveloppe d'un cylindre utilisé par le passage des aubes laissant libre le volume intérieur disponible pour la mise en place de partie fixe ( 4 ) faisant office du barrage pour l'eau

C'est ainsi que l'eau est emprisonnée derrière la partie barrage fixe comme derrière une vanne. Les pales ( 2 ) ont une forme hydrodynamique afin d'avoir le minimum de résistance pour leur entrée dans l'eau et le minimum de chocs et remous.

Les seules pertes hydrauliques sont les pertes de débits des fuites liées à la précision de la fabrication lorsque la roue est arrêt , l'eau ne passe plus - la roue fait vanne de fermeture. Un disque tournant ( 3 ) support des aubes peut entrainer un engrenage ( 5 ) de grand diamètre afin d'assurer une multiplication mécanique de l'ordre de 10 à 20 .

L'écoulement naturel de l'eau et la vitesse de rotation de la roue, permet de laisser passer les espèces vivantes sans aucun dommage - il n'est plus nécessaire de protéger l'arrivée de l'eau sur la turbine par des maillages fin et d'entretien très important - la plupart des objets passent entre les pales à travers la turbine. La fabrication générale des éléments, y compris celle des aubes, du fait de leur forme, est très simple et économique et avec peu de frais externes.

Si les vitesses de rotation de l'ordre de 12 à 20T/mn suivant les hauteurs de chute sont faibles, une multiplication primaire est assurée par l'engrenage de grand diamètre, la multiplication complémentaire est faite par des courroies, ce qui permet d'aborder des puissances inconnues des anciennes roues à Aubes. Par ailleurs l'essor de l'éolien a permis à la technique des boites de vitesse dit multiplicateur de répondre avec une grande fiabilité sur le sujet jusqu'à des puissances de 1000kW et plus. Cette conception permet de s'affranchir des contraintes lourdes des installations hydroélectriques traditionnelles. Elle permet l'installation simple et rapide, en quelques parties préassemblées de l'hydrogénérateur ainsi constitué et aux caractéristiques bien définies, ce qui ouvre un champ d'équipement totalement nouveau jusqu'à l'utilisation des débits et des dénivellations les plus faibles actuellement pas utilisées, ceci pour des couts d'équipement et d'exploitation réduits.

Ce dispositif est parfaitement adapté au développement de microéconomies à faible cout, dans le cadre des énergies écologiques et durables.

La mobilisation de la hauteur d'eau change considérablement, en les améliorant, les données économiques des anciens sites, en effet la production d'énergie est alors maximum et plusieurs fois celle d'origine, sans aucun changement des données anciennes ce qui ouvre la voie de la réhabilitation économique des sites anciens et à la conservation des patrimoines souvent centenaires.


Des essais ont été réalisés sur une maquette d'un diamètre de 1,2m pour une hauteur de chute de 0,5m et étudiée par le CREMHyG et le LEGI laboratoires de l'Institut National Polytechnique Université de Grenoble

C'est sur ce concept que la société H3EIndustries a pu être éligible au Concours national 2005 du Ministère délégué à l'Enseignement supérieur et à la Recherche et a pu être aidée par OSEO-ANVAR - depuis la société H3eIndustries a rejoint la société ISI qui n'a aucun lien avec les inventeurs - La société ISI est une filiale de VINCI ENERGIE.






Vue de la Maquette d'essais >>>>>>>>






<<<<<< Vue d'une ROUE BARRAGE de 4,20m de diamètre pour 2m de largeur







Ci-dessous le diagramme d'utilisation prévu de cette turbine

ORIGINE de l'AQUALIENNE : EXTRAIT D'UN RAPPORT SHERPA - GARD - CEZE

*LA ROUE BARRAGE *

*** Les INVENTEURS***



Pour tout renseignement : hydrinnov@orange.fr

LIEN : *** Le BARRAGE ECOLOGIQUE***

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