Potentiel énergétique d’une chute d’eau

Avant de se lancer dans la réalisation ou l’achat d’une turbine hydroélectrique, il faut calculer le potentiel énergétique du site en fonction du débit et de la hauteur de chute d’eau afin de vérifier si l’on peut prétendre à une production d’énergie. 

Il est possible d’estimer le potentiel économique dans le cas où vous souhaiteriez revendre l’électricité produite (le rêve), grâce à la calculette « potentiel économique ».

Une fois le potentiel estimé, vous pouvez choisir le type de turbine approprié.

Calculer le potentiel d’une chute d’eau

  • Les chiffres présents dans la calculette correspondent aux valeurs de mon site.
  • Vous pouvez faire vos propres calculs en remplaçant les valeurs existantes par vos données.
  • Pour afficher le résultat d’un calcul, passez votre souris sur le champ rouge du résultat.
  • Le bouton « reset » réinitialisera les données (mon site).

Faible mon potentiel ? Tout est relatif !

Le potentiel de mon site est de 200 W (0,2 kW). Cela peut paraître peu, certes, mais comparons avec la solution photovoltaïque pour produire la même énergie sur 24 heures : la turbine tournant 24h sur 24h, elle produit  200 x 24 = 4800 Wh par jour. Les panneaux solaires fonctionnant au mieux 8 h par jour en plein été, nous aurions besoin d’une cellule d’une puissance de 600 W (4800/8), soit approximativement 4.5 m2 de panneaux photovoltaïques.

Pour la revente, mes gains sont plutôt ridicules, il faut bien l’avouer. Mais dans mon alpage, personne ne vend d’électricité. Les kilowatts produits par la turbine n’ont pas de prix dans mon environnement.

Formule pour estimer le potentiel d’une chute d’eau

Potentiel énergétique

P=g\times q_{v}\times H\times \eta
P : puissance [kW]
g : accélération de la pesanteur [m/s-2]
qv : Débit volumique en [m3/s]
H : hauteur de chute [m]
η : rendement [<1]

 

Voici la première formule que j’ai utilisée. Elle permet d’estimer le potentiel d’une installation en fonction de deux paramètres : le débit d’eau et la hauteur de chute. La puissance est exprimée en kilowatts (kW). La valeur de la pesanteur est une constante (9.81 m/s-2), elle ne change jamais sur terre mais vous devrez utiliser η=1.6, par exemple,  si vous comptez turbiner sur la lune.

Potentiel économique

G=P\times h\times j\times a
G : gain [euros]
P : puissance [kW]
h : nombre d’heure par jour [h]
j : nombre de jour par an [année]
a : prix achat du kWh [euros]

 

Le prix d’achat est fixé par le ministère de l’environnement de l’énergie et de la mer au taux de 6,07 c€/kWh (plus une prime comprise entre 0,5 et 2,5 pour les petites installations, plus une prime comprise entre 0 et 1,68 c€/kWh en hiver selon la régularité de la production)

9 réflexions au sujet de « Potentiel énergétique d’une chute d’eau »

  1. Bonjour, je trouve l’idée de faire un site géniale et je m’aide de vos travaux pour réaliser un projet dans le cadre d’un stage en Malaisie.
    Il me faut grâce à une système de récupération d’eau de pluie, créer un système capable de produire de l’énergie. Le système de récolte des eaux de pluie fait 1038m2 et permet d’après des taux de précipitation local à vérifier de recueillir 166m3 d’eau par mois (trop faible??). La chute fait quant à elle 19m.
    Si vous avez la possibilité et le temps de me dire si mes calcules sont correcte, je pars sur un débit appliqué sur les pales de la turbine de 0,005 m3/s permettant de créer 900W, 9h15 par mois. Soit 8,3kWh par mois. Cela me semble peut et je voudrais être sur de mois pour l’annoncer à mon superviseur.
    [moins important : pour créer un débit de 0.005m3/s je compte dimensionner mon diamètre de tuyau, j’utilise la formule: débit = vitesse x section du tuyau ( avec vitesse = √2(9.81)(19) = 19.31m/s). Je trouve un diamètre de quelques 6mm. C’est une partie que je ne maitrise pas très bien avec les histoires de frottement.]

    Merci cela m’a donné envie de creuser pour une application chez un ami et éventuellement à plus grosse échelle d’en faire mon cœur de métier.

    PS : j’ai repéré des erreurs de frappe dans la partie calcule du potentiel énergétique [ 9,81 m/s-2 & 9,81 m3/s –> 9,81m/s2]

  2. Bonjour, je suis en train d’expérimenter la production électrique de lacs artificiels. 100 % de rendement, et ça marche!
    On arrive à ré remplir le lac du haut sans utiliser l’énergie produite par la chute d’eau.
    À bientôt.
    Eva

  3. Bonsoir,
    Je viens de découvrir votre site que je trouve particulièrement bien fait. Merci pour le temps que vous y avez consacré.

    Je viens avec une question un peu particulière étant donné que je n’ai pas de chute d’eau mais un système d’aquaponie. Il s’agit d’un système de culture hors sol où des poissons nourrissent les plantes.
    Pour que cela fonctionne, il faut qu’une pompe amène l’eau H24/7J du bac à poissons aux plantes. Du coup, je me demande s’il ne serait pas judicieux d’intégrer une turbine. Est-il envisageable de considérer que la pression de refoulement de la pompe « simule » la chute d’eau ? J’ai un débit d’environ 2,5M3 avec une pression de plus d’un bar.

    Peut-on faire un lien entre pression et hauteur de chute ? Comment peut-on détourner votre formule pour calculer le potentiel d’un tel système ?

    Je vous remercie par avance pour votre aide,

    Bonne soirée,

    Ludovic

    • Bonjour,

      >Peut-on faire un lien entre pression et hauteur de chute ?
      On peut tout à fait faire le lien suivant : 1 bar = 10 m de chute, 2 bars = 20 m de chute

      >Comment peut-on détourner votre formule pour calculer le potentiel d’un tel système ?
      Vous devez utilisez 10 mètre pour la hauteur de chute (H)

      Pour le débit (qv) vous devez indiquer le débit en mètre cube par seconde. En considérant que votre pompe refoule 2.5 m3 par heure, vous indiquerez 2.5/3600 soit 0.00069 m3/sec.
      En appliquant un rendement de 0.8, on produirait théoriquement 50 Watts.

      Vous devez cependant garder à l’esprit que votre pompe fournit déjà un travail pour refouler 2.5 m3 par heure, en interposant une turbine dans le flux, vous allez demander plus de travail à votre pompe pour autant qu’elle soit en mesure de fournir cet excedent de travail.
      Pour allez plus loin, regardez ce que consomme votre pompe (sa puissance) et comparez cette valeur à la puissance théorique produite par une petite turbine hydroélectrique intercalée dans le circuit, vous vous rendrez compte que ce n’est pas du tout rentable.

      Cordialement,

  4. Pourquoi le rendement n’est que de 0.5, alors qu’en Hydroélectricite c’est plutôt 0.8 Il paraît?
    Êtes vous d’accord?
    Merci d’avance de votre réponse
    Et merci pour le site!

  5. Bonjour, j’ai deux conduits (Plastique lisse ) de 200mm bien installer (bien droit) de diamètre sur une longueur de 31 m, et une chute de 1.53 m de hauteur ! Quelle est le potentiel énergétique selon vous ! je pense utiliser une turbine banki ! merci

  6. Bonjour,

    Dans le cadre du rachat de la production électrique par EDF, les STEP de particulier peut être élu ?

    Cordialement

  7. Re bonjour,

    En fait j’ai trop de question.

    Pourquoi ne pas faire une section fac afin d’en faire profiter tout le monde ?

    Je voudrais savoir si vous stockez toute votre énergie sur batterie ou bien si vous en consommez une partie directement, auquel cas avez vous un système permettant d’utiliser directement l’energie et la stocker si elle n’est pas utilisée ?

    Merci

    • Bonjour,

      Je stocke l’intégralité de la production hydroélectrique dans un parc de batterie. Je convertis le courant continu en courant alternatif à la demande, en utilisant un onduleur classique.

      L’idée de la FAQ est très bonne, je me penche sur la question quand j’ai un moment à consacrer au site.

      Cordialement,

      Laurent

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