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Hydroélectricité : Des avancées technologiques appliquées en Belgique

Certains sites hydro sont désormais exploitables grâce aux améliorations des turbines Kaplan, à de nouvelles conceptions modulaires ou en complémentarité avec la pompe à chaleur, tandis que le pompage-turbinage offre de nouvelles perspectives.

Le 30 novembre dernier, le Facilitateur wallon Energies Renouvelables intervenait au séminaire de la Société Royale Belge des Electriciens sur le thème : « Production d'électricité : Évolutions des technologies, nouvelles opportunités et empreintes environnementales ». Renouvelle était présent et vous donne un coup de projecteur sur les différentes technologies utilisées en hydroélectricité en Belgique.

Le parc hydroélectrique belge est essentiellement composé de centrales au fil de l’eau, c'est-à-dire sans réservoir d’accumulation d'eau (barrage créant un lac artificiel). La plupart des centrales hydroélectriques se situent sur les cours d’eau qui présentent une déclivité exploitable, au droit des écluses des voies hydrauliques ou sur des ouvrages d’art comme les barrages de régulation des cours d’eau. L’hydroélectricité est aussi mise en œuvre dans des projets de stockage énergétique sous la forme de stations de pompage-turbinage, mais dans ce type d’application, il ne s’agit pas d’une ressource renouvelable mais d’une solution de gestion des flux électriques.

Les installations au fil de l’eau représentent aussi la majorité du potentiel renouvelable restant à exploiter en Belgique. L’inventaire de la Région wallonne recense de nombreux sites offrant des applications de très petites puissances (<5 kW) sur les cours d’eau non navigables, mais l’essentiel du potentiel énergétique se concentre sur des basses (voire très basses) chutes sur les voies hydrauliques.

Innovations technologiques et nouvelles conceptions modulaires

Certains sites hydro étaient jusqu’à présent non exploités car il n’existait pas de technologies adaptées et offrant une rentabilité suffisante. La donne a changé aujourd’hui avec les améliorations technologiques apportées aux turbines Kaplan et à de nouvelles conceptions modulaires permettant de limiter le génie civil au droit des barrages existants sur les voies navigables. De beaux exemples sont la turbine Omega Direct de Rutten, installée sur la Meuse à Hun, ou la VLH de MJ2 Technologies, installée sur la Sambre à Marcinelle (illustration ci-dessous). Ces turbines sont également étudiées pour éviter des dégâts à la faune piscicole : aubes écartées, faibles variations de pression dans les turbines, vitesse de rotation réduite.

Les vis hydrodynamiques sont également compatibles avec la faune fluviale et, de par leur conception simple et leur facilité d’entretien, sont parfois préférées aux turbines, même sur des sites avec des débits importants. Ainsi, la toute nouvelle centrale de HydroB à Monceau sur la Sambre, installée par Spaans Babcock (3 vis placées en parallèle, 660 kW de puissance), donnera bientôt ses premiers tours de vis.

Deux innovations 100% belges sont également présentes dans le paysage hydroélectrique. Premièrement, la turbine CIEX dont le concept s’inspire des roues à aubes (lire notre article Nouveau prototype de pico centrale hydro) qui est actuellement en phase de test pour 2 ans au Moulin de Dampicourt sur la Chavratte. Deuxièmement, la toute récente technologie Turbulent, exploitant la dynamique du Vortex pour valoriser l’énergie d’une chute. Un premier prototype de 2,25 kW a été mis en fonction fin février 2016 à Kleerbeek, en Flandre. Les concepteurs de la machine annoncent l’arrivée prochaine sur le marché de turbines de 30 et 100 kW.

Combinaison avec pompe à chaleur

Selon l’état des aménagements hydrauliques, de nombreux sites sur les cours d’eau non navigables peuvent encore être équipés. Le Facilitateur constate depuis trois ans un réel regain d’intérêt. Les propriétaires d’anciens sites de moulins optent alors soit pour une roue à aubes couplée à une génératrice (la petite entreprise Sonck Consult a développé un bloc compact pour la multiplication et la génératrice), soit pour une turbine de type Banki crossflow (des acteurs wallons comme JLA Hydro ou Piront les produisent). Si le moulin a des besoins de chauffage (logements ou activités de commerce), la rentabilité de l’installation hydroélectrique est significativement améliorée si on la combine avec une pompe à chaleur. Cette combinaison assure un haut taux d’autoproduction électrique et un système de chauffage énergétiquement efficace pouvant remplacer la chaudière.

Station de transfert d’énergie par pompage

En ce qui concerne le pompage-turbinage, le projet d’extension de la station de transfert d’énergie par pompage (STEP) Coo-Trois Ponts est à l’étude. Un troisième bassin supérieur pourrait être construit et relié à deux turbines supplémentaires d’une capacité totale de 600 MW. Ce projet représente un investissement estimé à 600 millions d’euros.

Des vis d’Archimède pourraient être installées pour du pompage-turbinage sur les canaux, à l’image de ce qui est fait sur le canal Albert en Flandre (lire notre article Du pompage/turbinage sur la canal Albert et la Meuse. L’eau est pompée de l’amont vers l’aval pour le soutien à l’étiage ou pour compenser les éclusées et elle est turbinée quand il y a plus d’eau que nécessaire.

En termes techniques, outre une modularité accrue, un pas supplémentaire pourrait se situer au niveau de turbines et de pompes plus modulables (voire réversibles et/ou à rotation variable) de sorte à faire intervenir une partie seulement de la capacité disponible. Les hauteurs entre bassins, le positionnement des machines (rapport entre les distances horizontales et verticales) et le dimensionnement des canalisations pour limiter les pertes de charge au niveau des conduites peuvent être travaillés (lire notre article Stockage : Les STEPs font de la résistance).

Catégorie: 
Technologies
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