Comment fonctionne une turbine Pelton ?
La turbine Pelton est un dispositif hydraulique conçu pour convertir l'énergie cinétique de l'eau en énergie mécanique, qui peut ensuite être utilisée pour générer de l'électricité. Cette turbine tire son nom de son inventeur, Lester Allan Pelton, qui a développé ce concept à la fin du XIXe siècle. Son design innovant et efficace en a fait l'une des turbines les plus utilisées dans les centrales hydroélectriques, en particulier dans les zones montagneuses où des chutes d'eau élevées sont disponibles.
Le fonctionnement de la turbine Pelton peut être expliqué en suivant plusieurs étapes clés.
1.Apport d'eau haute pression : La turbine Pelton est généralement utilisée dans des endroits où l'eau est disponible à des altitudes élevées. Une conduite forcée, souvent une canalisation en acier, transporte l'eau depuis ces hauteurs jusqu'à la turbine. L'énergie potentielle gravitationnelle de l'eau est convertie en énergie cinétique lorsqu'elle descend en altitude.
2.Injecteur et aiguilles de distribution : L'eau à haute pression arrive à l'injecteur de la turbine Pelton. L'injecteur est une buse réglable qui permet de contrôler le débit d'eau entrant dans la turbine. Autour de l'injecteur se trouvent des aiguilles de distribution qui dirigent le flux d'eau vers les seaux de la roue de la turbine.
3.Roue à godets ou cuillères : La caractéristique distinctive de la turbine Pelton est sa roue munie de godets ou cuillères. Ces godets sont disposés en cercle sur le pourtour de la roue et sont conçus pour capturer l'énergie cinétique de l'eau. Chaque godet est généralement en forme de demi-sphère ou de cuillère, permettant à l'eau de glisser dessus.
4.Impact de l'eau : L'eau à haute pression est dirigée vers les godets à travers les aiguilles de distribution. Lorsque l'eau frappe les godets, elle transfère son énergie cinétique à la roue de la turbine. L'impact de l'eau provoque la rotation de la roue.
5.Conversion de l'énergie cinétique en énergie mécanique : Les godets de la turbine Pelton sont conçus de manière à exploiter l'énergie cinétique de manière optimale. L'eau est dirigée de manière à ce que la force de l'impact soit maximale, faisant tourner la roue avec une grande efficacité. La rotation de la roue transforme l'énergie cinétique de l'eau en énergie mécanique.
6.Transmission de l'énergie mécanique : La rotation de la roue Pelton est connectée à un arbre de transmission. Cet arbre transmet l'énergie mécanique générée par la turbine à un générateur électrique. Le générateur convertit ensuite cette énergie mécanique en énergie électrique grâce au principe de l'induction électromagnétique.
7.Production d'électricité : L'électricité générée par le générateur est ensuite distribuée pour alimenter des réseaux électriques, des entreprises ou des foyers, contribuant ainsi à répondre aux besoins en énergie.
La turbine Pelton est particulièrement efficace dans les installations hydroélectriques situées en altitude avec des chutes d'eau élevées. Sa conception ingénieuse permet d'exploiter efficacement l'énergie cinétique de l'eau, offrant ainsi une solution durable pour la production d'électricité. Bien que d'autres types de turbines, tels que les turbines Francis et les turbines Kaplan, soient également utilisés dans diverses conditions, la turbine Pelton reste une option privilégiée lorsque des chutes d'eau importantes et une haute pression d'eau sont disponibles.