Réaliser une turbine hydroélectrique

Produire son électricité grâce à l’eau, c’est possible ! Voici une expérience personnelle de réalisation d’une pico turbine hydroélectrique Pelton destinée à charger les batteries d’un chalet d’alpage isolé. Une énergie renouvelable et gratuite qui permet d’avoir toute l’année une alimentation pour l’éclairage et des appareils électroniques ! 

Réaliser turbine hydroélectrique en 6 étapes

Symbole de l'euroCalculer le potentiel énergétique d’un site afin de vérifier si l’on peut prétendre à une production d’énergie, en fonction de la quantité d’eau disponible et de la hauteur de chute. Quelle quantité suis-je en droit d’espérer ? Est-ce que je peux gagner de l’argent ?

cogChoisir un type de turbine adapté à la topologie du site afin d’exploiter au mieux son potentiel hydroélectrique. Quelle forme de roue hydraulique ? Les turbines à action sont adaptées pour les ratios dénivelé/débit faibles tandis que les turbines à réaction sont préconisées pour les ratios débit/dénivelé élevés.

calculatorEffectuer les calculs à l’aide des formules pour mieux concevoir et dimensionner. Pertes de charges, vitesse de l’eau, vitesse angulaire, vitesse de rotation, section d’injection, couple …

Concevoir et réaliser une pico turbine hydroélectriqueConcevoir le système mécanique en fonction des données calculées. Connecter et relier tous les organes à l’aide des technologies appropriées. Quelle type de transmission ? utiliser des roulements à billes ou des paliers ?

boltChoisir la génératrice électrique la plus adaptée au besoin. Il s’agit de trouver le meilleur compromis avec ce qui existe déjà et d’en détourner l’utilisation. Produire du courant continu ou alternatif ? Quelle vitesse de rotation adopter ? Aimant permanent ou balais ?

balanceChoisir un régulateur de charge qui accepte les contraintes imposées par la génératrice. Pourquoi doit-on réguler la charge ? Est-ce que ma turbine peut s’emballer ? c’est grave docteur ? C’est quoi un circuit de délestage ?

Contribuez !

Vous disposez également d’une source d’énergie naturelle : l’eau ? Vous souhaitez savoir comment produire de l’électricité ? Ou partager une expérience ?
N’hésitez pas à laisser vos commentaires !

49 réflexions au sujet de « Réaliser une turbine hydroélectrique »

  1. Bonjour je suis berger et cherche à produire de l’électricité pour remplacer un groupe électrogène qui me coûte cher à la location et peut écologique, pour faire tourner une machine à traire. J’ai en ma possession quelques éléments. Il me faudrait du 380 et au minimum du 13 kva. Il y a 170m de dénivelé entre le captage et la cabane. Le diamètre du tuyau est de80mm. Le débit est très important puisque le trop plein un pvc 100 coule à plein régime en plus du tuyau. De80

    • Bonjour Stéphane,

      C’est un beau projet qui pourrait se révéler économique sur le long terme, et tellement plus écologique.
      Avant de commencer il faut des mesures plus précise pour estimer le potentiel de votre site :
      Quel est le débit ? (10,15,20 l./sec.), pour cela remplissez un abreuvoir et chronométrer le temps qu’il faut pour le remplir.
      Quel est la longueur du tuyau de 80 mm. ? c’est important pour le calcul des pertes de charges. Vous pouvez utiliser le géoportail en ulisant l’outil mesure, ainsi que le profil altimétrique pour vérifier le dénivellé.

      Pour info il faut environ 10 l./sec. pour générer 14 kva sous 180 m de chute (théoriquement) car si on fait passer 10 l./sec. dans un tuyau de 80 mm, on à les pertes de charges suivantes en fonction de la longueur de tuyau :
      Longueur 500 m : 20 m de perte de charge (donc on a plus que 160 m de dénivelé, donc plus que 12 kVA …)
      Longueur 1000 m : 40 m de perte de charge (donc on a plus que 140 m de dénivelé, donc plus que 11 kVA …)
      Bref, il faut vraiment des mesures précises pour être en mesure de prendre les bonnes décisions.

      Concernant les prix, vous pouvez demander un devis chez Irem, modèle TP041.
      Vous pouvez également regarder cette étude de faisabilité qui vous donnera une idée des coûts si vous faites réaliser.

      Cordialement,
      Laurent

  2. Si je prend l’eau dans un ruisseau, comment éviter que des résidus de feuilles, d’algue ou autre se ramasse dans le système et bouche les tuyaux. Je veux pas mettre un filtre ou autre à l’arrivée de l’eau car il va se boucher tout de suite.

  3. Bonjour, et bravo pour vos recherches.!

    Pour ma part je bloque sur le choix de la génératrice.
    Hauteur chute 25m.
    Longeur conduite dia 32mm 50m
    Débit de 0.5 a 2l/s suivant saison
    Roue pelton pcb 185mm

    Je cherche une géné qui tournerait aux alentour de 1000 a 2000tr/min.
    P ± 200W
    Sortie triphasé car distance turbine/batterie 100m.

    Un avis et coup de main ne serait pas de refus, un moteur brushless pourrait faire l’affaire?

    Merci d’avance!

    • Bonjour Gregory,

      Tu as ces 2 génératrices qui pourraient convenir :
      La vitesse de rotation de ces génératrices est certe inférieure à ce que tu recherches mais quand tu annonces 1000 à 2000 tr/min. c’est à vide ou en charge ?
      Low wind pma generator 12 volt

      • 12 VOLT @ 75 RPM 25VOLT @ 500 RPM Volts
      • 600 Watts
      • Type : 3 phases AC

      NE-300SP

      • 12/24 V.
      • 300 Watts
      • vitesse nominale : 600 tr/min.
      • Type : 3 phases AC

      J’ai commandé 2 générateurs chez eux sans aucun soucis. Le prix était de 130 $ pièce plus 105 $ de transport, soit 365 $.
      Attention cependant aux frais de douanes car les 365 $ c’était un montant FOB (Free On Board), il a donc fallu payer les douanes françaises plus la commission UPS, soit environ 100 € à réception.

      Cordialement,

      Laurent

      • Merci pour la réponse, effectivement la vitesse rotation est à vide,donc je dois pouvoir réduire de moitié cette valeur une fois en charge? Suivant le generateur j’imagine.

        Maintenant imaginons que j’y mette un alternateur 12v 50A, et que ma vitesse rotation en charge fasse que je dépasse la vitesse rot. amorcage de l’alternative, puis je espérer sorttir mes 200w en 12v en triphasé,les transporter sur 200m jusqu’au batteries et avec pont diode les transformer en continu?(qu’en est il des pertes en lignes)?
        Merci

        • Bonjour,

          Pour le transport sur 200 m, si on fait passer 7 A par phase, on arrive aux pertes suivantes en fonction des sections de câbles utilisés :

          • Si section de 2,5 mm2 : perte = 9,5 Volts (~ 234 Euros pour 200 m.)
          • Si section de 4 mm2 : perte = 5,9 Volts (~ 390 Euros pour 200 m.)
          • Si section de 6 mm2 : perte = 3,95 Volts (~ 550 Euros pour 200 m.)

          Pour la chute de tension j’utilise les formules et valeurs suivantes :

          Cordialement,

          Laurent

  4. Bonjour,
    au delà de l’aspect technique, quel est le cadre juridique qui gère la création d’une pico-centrale sur un terrain privé? Les démarches administratives sont-elles lourdes?
    merci pour vos réponses

  5. Salut a vous je suis eleve en classe de première F3 au cameroun.
    je voulè produire de l’electricité avec une turbine et une generatrice de 12v mais je sais pas comment faire aidez moi a realisé mon reve. mes contacts son:
    oliviersevir88@gmail.com
    facebook. olivier sevir
    tel. 00237656943623
    mercie d’avance

  6. Bonjour.
    Votre site est très instructif pour les non experts. Merci !
    Cependant, j’ai quelques petites questions concernant la formule de calcul du potentiel.
    Je connais un ruisseau qui pourrait accueillir une turbine : débit régulier, belle inclinaison.
    J’estime le débit moyen à 1m3/s et la hauteur de chute entre 5 et 7m.
    Bien que la chute totale représente environ 6m, celle-ci est divisée en plusieurs paliers d’1m environ répartis sur plus ou moins 100m.
    1°) Quelle hauteur dois-je reprendre lors du calcul, sachant qu’il y a certainement une perte d’énergie durant l’écoulement de l’eau sur 100m ?
    2°) Le rendement de la turbine dépend-t-elle du modèle de turbine, de la manière dont elle est installée ou de son inclinaison ?
    Merci d’avance pour votre réponse

  7. Bonjour Laurent,
    Je vous félicite, votre site est très instructif ! Aussi je me demandé si je pouvais bénéficier de réseau d’eau privé qui arrive dans mon jardin. Le précieux liquide arrive par tuyauterie dans le sol et donc déjà sous pression puisque le captage se trouve environ à 1km. Je remplie un seau de 10 litre en 30 seconds. J’ai calculé la vitesse d’eau: approximativement 4.2m/s. Pensez vous que c’est suffisant pour un réflexion?
    Cordialement: Joseph

  8. Bonjour
    Je dispose d’un ruisseau près de la maison,où je voudrais installer une turbine hydroélectrique.
    J’envisage d’installer une conduite de 100mm
    La déclivité est environ de 15m pour une longueur de 120m
    je peux obtenir 25m pour 200m de conduite.
    Quelqu’un peut-il me dire quelle puissance je peux espérer obtenir ?
    Merci
    Ernest

    • Bonjour Ernest

      Sur quel débit pouvez vous compter ?

      Par exemple :

      • En prenant un débit de 1 litre par seconde :
      • Avec 15 m de dénivelé, vous obtiendrez 120 Watts
        Avec 25 m de dénivelé, vous obtiendrez 200 Watts

      • En prenant un débit de 5 litres par seconde :
      • Avec 15 m de dénivelé, vous obtiendrez 590 Watts
        Avec 25 m de dénivelé, vous obtiendrez 980 Watts

      • En prenant un débit de 10 litres par seconde :
      • Avec 15 m de dénivelé, vous obtiendrez 1180 Watts
        Avec 25 m de dénivelé, vous obtiendrez 1900 Watts

      Utilisez la calculatrice pour estimer votre potentiel.

      Cordialement,

      Laurent

      • Bonjour Laurent
        Merci pour la réponse.
        Avec une conduite de 100mm,je ne prélèverai qu’une partie du débit du ruisseau Elle sera pleine en permanence.
        existe-t-il des tableaux qui donnent le débit/sec en fonction des sections de canalisation,du dénivelé et de la pente?
        Cordialement
        Ernest

        • Bonjour,

          Au risque de me répéter, vous devez estimer votre débit pour avancer de manière cohérente dans votre projet.
          je vous donne ci-dessous un exemple de diamètre de conduite à utiliser si vous ne voulez aucune pertes de charge.
          J’utilise vos données connues, ainsi que 3 débits différents :

          • Pression = 2.5 bars (pour 25 m. de dénivelé
          • Longueur de conduite : 200 m
          • Débit : 1, 5 et 10 litres par seconde

          Pour calculer le diamètre de conduite, j’utilise la calculette de TLV qui permet de calculer un diamètre de conduite en fonction d’une perte de charge admissible (j’utilise 0.1 bar de pertes de charge admissible pour les calculs suivants)

          Voici ce qu’on obtient pour les 3 débits différents :

          • pour 1 l/s, le diamètre = 54 mm (DN 50)
          • pour 5 l/s, le diamètre = 107 mm (DN 100)
          • pour 10 l/s, le diamètre = 131 mm (DN 125)

          Vous pouvez diminuer le diamètre de la conduite en fonction de vos contraintes économique et accepter la perte de charge associée (donc perte de puissance)

          Sinon vous estimez votre débit à combien !?

          Cordialement,

          Laurent

  9. Bonjour Monsieur,
    Avant tout, mil et une félicitations pour le travail colossal que représentent votre site et vos commentaires… Chapeau bas!
    Mon problème: Je dispose de 4 mares dispersées dans env. 10 ha. (env 30 m x 15, allant de 50 cm de profondeur jusqu’à 2 m.) Sur des terrains en pente qui permettraient de créer des dénivelés. En Normandie.
    Je voudrais exploiter toute cette énergie potentielle. A usage privé. Et je cherche un « ingénieur » en hydro-électricité qui pourrait m’y aider.
    Pourriez-vous me donner les coordonnées de cet oiseau rare?
    Merci d’avance

  10. salut Laurent,
    J’aimerais savoir quelles types d’alternateur et de transformateur as-tu pris ?
    Merci vraiment beaucoup pour votre aide.
    Super site internet complet 🙂
    Thibaut

  11. Salut!

    Que faire s’il y a seulement la hauteur d’eau en jeu et aucun débit? Est-ce la meme formule? Par exemple, si l’eau provient d’un réservoir?

    • Hello,
      Je ne suis pas sur de bien comprendre votre question mais je tente quand même une réponse :
      Sans débit, on comprendra que rien n’est possible. En revanche, si l’eau provient d’un réservoir on applique bien sur la même formule en utilisant le point haut du réservoir pour déterminer la hauteur.
      Prenons l’exemple d’un réservoir d’un mètre de hauteur, on laisse s’écouler 1 litre par seconde à sa base (soit H=1m), on obtient alors une puissance brute de 10 Watts. Si le réservoir n’est pas alimenté, la puissance va bien sur diminuer proportionnellement à la hauteur d’eau restante.
      C’est plus clair ?
      Cordialement,
      Laurent

  12. Bravo pour le partage de tout ce savoir et de votre expérience, c’est passionnant. La fabrication d’une turbine fait également partie de mes projets à moyen terme, et votre site est une véritable bible. Je ne manquerai pas d’y revenir, et ai bien noté la présence du bouton jaune en haut à droite 😉
    Merci aussi de prendre le temps de répondre à tous les commentaires, malgré que beaucoup (trop!) ne se donnent pas le mal de vous en remercier 🙁

  13. Bonjour,

    Tout d’abord merci à vous car cet article m’a appris beaucoup de choses. Cependant, mon problème reste irrésolu! Dans le cadre de mon TIPE, je dois (en gros) faire tourné une hélice afin de produire de l’énergie. J’ai donc associée mon hélice a ma Dynamo 6V, le problème c’est que mon débit d’eau est trop faible pour la faire tournée. Je n’ai pas trouvée de Dynamo moins puissante, je ne sais donc plus du tout comment faire, car hormis la Dynamo je ne vois pas d’autres moyen de récupérer cette energie. En voyez vous un ?

    Je vous remercie par avance,
    Laurette.

  14. bonjour,
    Propriétaire d’un ancien moulin hydraulique, je souhaite installer une turbine afin de produire ma propre électricité.
    La hauteur de chute est de 1.25 m, et le débit moyen annuel est de 20 M3 seconde, avec des pics à 30 m3 seconde à la chute des neiges.
    Le flux du bief est toujours présent.
    Pouvez vous me renseigner ?
    Cordialement

  15. Bonsoir,

    je viens de faire l’acquisition d’une ancienne minoterie sous laquelle passe une jolie rivière .
    je commence tout juste a me pencher sur l’auto production d’électricité .
    je vous voudrais donc produire mon électricité et la revendre si possible , mais je ne sais vraiment pas par quoi commencé ou vers quelle société me dirigé .
    Pouvez vous m’aider .
    Merci

  16. Bonjour,
    Je suis étudiante en classe prépa et je fait actuellement mon TIPE sur les turbines hydroélectrique et en particulier sur la turbine pelton.
    J’aurais quelque questions avous poser. Voici mon adresse mail : l_colin@live.fr

  17. Bonsoir,
    J’ai pris mon temps de lire et de visualiser tous vos documents du projet mais vraiment BRAVO et toutes mes félicitations pour cette jolie réalisation.
    Cependant, j’avais depuis plus de deux ans pensé à réaliser un projet hydroélectrique pour aider notre village en Afrique de l’ouest avec une idée qui ressemble au votre. sauf au niveau de la réalisation des plans mécaniques,j’ai des lacunes.
    Pour cette année, nous disposons de puits de profondeur 12.5m capable de remplir deux citernes de capacité 2x500l à la minute. Et voilà le projet du village est de disposer de l’électricité pour l’éclairage des 2 salles de classe à partir de chute d’eau des citernes.
    Ma demande est: pouvez-vous nous donner l’autorisation de concevoir le même que votre réalisation? Si oui voulez-vous nous aider à avoir les plans mécanique de la boite qui contient la turbine.? Nous demandons votre aide s’il vous plait car nous disposons rien en électricité et les panneaux solaire coûtent chers.

    MERCI du partage et bonne continuation dans vos recherches.

    DIENNE. O

  18. Bonjour Laurent,

    Pour ne rien vous cacher, la première mouture de votre site m’a convaincu de me lancer dans l’aventure de la pico électricité.
    La finalité étant d’alimenter un chalet d’alpage dans le sud Isère.
    Fondé en titre sur une cascade au débit conséquent, je dispose d’une hauteur de chute de 13,5 mètres.
    J’ai posé quatre tuyaux d’un pouce pour alimenter quatre buses qui font tourner une roue turgo de 144 mm de dimaètre.
    L’arbre du générateur tourne à une vitesse oscillant entre 1500 et 1800 tr/mn.
    Le générateur à aimant permanent qui m’a été vendu comme un 12 volts d’une puissance de 500 watts produit, une fois redressé en 220 v, moins de 50 watts.
    De plus, le voltage de sortie après le pont d’iode de 1800 v, oscille entre 48 et 50 volts.
    Je pense que l’alternateur n’est pas adapté à la chute d’eau, mais j’avoue avancer complètement à l’aveugle…
    Auriez-vous une petite idée de ce qui cloche dans mon installation ?
    Avec mes infinis remerciement par avance, recevez mes sincères salutations.

    JAM.

    PS : Bravo pour la V2 de votre site.

    • Bonjour,

      Je suis content que mon site vous ait convaincu de tenter l’expérience de l’hydroélectricité.
      Concernant votre installation, vous ne mentionnez pas le débit d’eau dont vous disposez et celui que vous turbinez réellement.

      Cordialement,

      Laurent

      • Bonjour Laurent,

        Merci d’avoir pris le temps de lire ma petite histoire.
        Le débit arrivé à la turbine est de cinq litres secondes.
        Ce qui permet de faire tourner l’arbre du générateur à 1600 tr/mn.
        Je crains que le générateur, acheté sur ebay en Italie, ne soit pas bien dimensionné par rapport à mon installation.
        J’ai regardé attentivement le windstream 7,5 A que vous mentionnez dans votre sujet sur les générateurs, et dont la courbe de production me semble parfaite pour la vitesse de rotation obtenue par ma turbine.
        En revanche, je suis un peu perdu sur les diamètres d’arbre, et j’ignore si il y a une standardisation qui me permettrait de l’adapter sur mon système actuel sans avoir à tout repenser….

        Cordialement

        JAM

        • Bonjour,

          Il semblerait effectivement que quelque chose ne soit pas optimisé dans votre installation. Si l’on estime le potentiel avec les données que vous fournissez (13 mètres de hauteur de chute et 5 litres par seconde à la roue) on obtient une puissance théorique de 320 Watts avec un rendement de 0.5 et 500 Watts avec un rendement de 0.8.

          Quelques questions concernant votre installation :

          Quel est le diamètre de votre roue et son type ? (Pelton ou Turgo)
          La roue est-elle en prise directe avec le générateur ?
          Quelles sont les caractéristiques du générateur ?
          Quel type de régulateur utilisez-vous ?
          Avez vous essayé de connecter une charge sans régulateur ?

          Avez-vous des photos ?

          Cordialement,

          Laurent

          • Bonjour Laurent,
            Une nouvelle fois, merci pour votre réponse.
            Pour info, il s’agit d’une roue Turgo de 144 mm de diamètre.
            Le générateur est en prise direct sur la roue.
            Le générateur sort une tension oscillant entre 48 et 50 v.
            Pour l’instant, je n’ai pas de régulateur de charge, mais un redresseur Vitron de 300 W en 48 v, et gère le peu de production au fil de l’eau.
            En fait, au bout de quelques séances de brain storming, on s’est rendu compte que le redresseur était physiquement proche du générateur… mais relié par 50 mètres de câble 2,5 mm enroulés au sol ! De là, une perte de puissance certaine !
            Je devrai trouver le temps de me rendre au moulin d’ici deux semaines pour rectifier le tir (diamètre de câble et surtout longueur !) pour mesurer la production effective !
            Cordialement.
            PS : j’ai des photos, mais je ne connais pas la manip pour les mettre en ligne !

          • Bonjour,

            Si je comprends bien votre génératrice est directement connectée à un onduleur ?

            Dans votre cas de figure je vous conseillerai d’utiliser une batterie tampon et un régulateur de charge.
            Schématiquement, vous auriez la chaîne suivante :
            Génératrice (12V) => Régulateur (12V) => Batterie (12V) => (12V) onduleur (220V).

            Dans le cas ou la génératrice est éloignée du point de stockage ou consommation, il est préférable de choisir une génératrice produisant un courant triphasé afin de diminuer la section des câbles et les pertes associées. On intercale dans ce cas là un pont redresseur triphasé avant le régulateur de charge.

            On peut aussi tout concentrer (batterie, régulateur et onduleur) près de la génératrice et transporter directement le 220V sortant de l’onduleur afin de minimiser les pertes.

            Cordialement,

            PS : Vous pouvez m’envoyer vos photos par mail à l’adresse suivante : webmaster@hydroturbine.info

  19. Bonjour,
    Je pense depuis un moment à installer un système me permettant de récupérer de l’énergie via la rivière qui passe en bas de chez moi.
    Le problème c’est que dans vos calcul, vous demandez une hauteur de chute, alors que moi je compte ‘simplement’ poser une sorte de roue à aubes sur la rivière. Comment puis-je faire les calculs dans ce cas présent ?
    Je vous remercie par avance,

    Antoine

  20. Bonjour,

    Je cherche à construire un bâtiment totalement autonome énergétiquement.
    Les normes environnementales m’oblige à récupérer l’eau de pluie sur le toit avec un système de drainage pour recréer le drainage naturel du sol sur lequel je vais construire l’usine. J’aurais ainsi un réservoir d’eau sur le toit à 10m de haut d’une capacité de plusieurs milliers de litres. Est-ce envisageable de se servir de cette eau pour produire du courant d’une manière assez économique ? Ou est-ce trop compliqué par rapport au rendement …

    Merci beaucoup !

  21. Bonjour,

    J’habite sur une péniche et je souhaiterai installer une turbine afin de générer de électricité.
    Faite vous des modeles pour les particuliers ?
    Le branchement au système éléctrique existant etc?

    Je vous remercie par avance,

    Gaëlle

  22. Bonjour,
    Je viens vers vous pour avoir vos conseils, je suis très vite perdu dans les calculs que vous proposez pour savoir si un projet est réalisable.
    Je voudrais produire de l’électricité avec mon étang qui a un volume de 3200 m3 de volume et alimenté par un ruisseau. La hauteur d’eau est de 2,8 m au plus haut. Je peux installer une turbine 20 m en aval de la digue, quelle puissance serait il possible de produire et avec quelle technique selon vous ?
    Merci vraiment beaucoup pour votre aide.
    Rémy

    • Bonjour Remy,
      Pour estimer le potentiel de votre site vous devez estimer ou mesurer le débit d’eau dont vous disposez (la quantité d’eau qui sort de votre étang) ainsi que la hauteur de chute possible (entre le point le plus haut et le point le plus bas). Des photos de votre étang et de la digue seraient utiles.
      Cordialement,
      Laurent

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