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LES ROUES A AUBES HYDROÉLECTRIQUES

Pour certains d’entre nous, l’évocation des roues à aubes amènent tout de suite à l’esprit une publicité d’une célèbre marque de charcuterie, qui a largement inondé les écrans à partir de 1988…

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Pour d’autres, cela évoque directement des souvenirs d’enfance, du temps où les jeux vidéo n’existaient pas encore, et, enfin, certains ont la chance d’en admirer encore de nos jours.

La technologie hydraulique la plus ancienne
Apparues durant l’Antiquité dans les pays du pourtour méditerranéens, les roues à aubes ont aussi la particularité unique d’être la seule force motrice à avoir été utilisée à la fois dans les temps anciens, lors de la révolution industrielle, et encore de nos jours… !

Les roues sont utilisées pour les cours d’eau disposant de ce qui est qualifié de « Basses Chutes », dont la hauteur est inférieure à 15 mètres.

Dans la majorité des installations actuelles, cette hauteur de chute n’excède d’ailleurs pas 5 mètres de hauteur.

Les trois types de Roues à aubes

1°) Les Roues « en dessous », dont l’alimentation d’eau est par le bas

Caractéristiques : elles nécessitent un débit jusqu’à 3m3/s, et une hauteur de chute inférieure à 1,5 mètre.

2°) Les Roues « de poitrine », avec une alimentation d’eau par le milieu (entre ¼ et ¾ de la hauteur de la roue).
Caractéristiques : elles nécessitent un débit jusqu’à 3m3/s, et une hauteur de chute inférieur à 4 mètres.

3°) Les Roues « en dessus », avec une alimentation en eau par le haut de la roue (quart supérieur de la roue).
Caractéristiques : elles nécessitent un débit jusqu’à 1m3/s, et des hauteurs de chute de 2 mètres jusqu’à plus de 12 mètres.

Moulin des Taillades (Isle sur la Sorgue) – Bel exemple de roue « en dessous »

Quelques notions techniques :

Du fait de la diversité de technologies utilisées, et des différences de débits et hauteur de chute, la production électrique obtenue en couplant une génératrice à une roue à aubes est très variable, et peut aller de 5,5KW (pour une roue de 5,5 mètres de diamètre) à plus de 36KW.

 Une installation bien conçue, en outre, peut produire environ 7000 heures par an avec une rentabilité optimale.

Les nouveaux matériaux utilisés aujourd’hui pour la construction et rénovation des roues, tel que le métal, augmentent le rendement de 10 à 20% de plus que pour l’utilisation du bois, et l’on observe un rendement de l’ordre de 65 à 85%, pour des vitesses de rotation de l’ordre de 12 à 15 tours/min.

En outre, la construction de pales en acier CORTEN (acier auto patiné à corrosion superficielle) rend les rénovations visuellement très proches de leur conception initiale en bois.

Le coût d’une installation complète se situe généralement entre 7000 et 10000 euros par KW de capacité installée, soit un retour sur investissement (hors subventions) d’environ 7 à 10 ans en fonction de la taille de cette installation.

Dans la plupart des cas, les Roues à aubes sont utilisées en autoconsommation, avec revente du surplus sur le réseau public.

Certaines sociétés se sont même spécialisées dans ce type de rénovation : NOVA TECHNOLOGIES, EVIGEST, … et se proposent d’étudier sur dossier les productions attendues en fonctions des paramètres des sites candidats à la transformation.

L’une des Roue que l’on peut observer à la Fontaine du Vaucluse

Quelques exemples d’installations

Le Moulin de Ligny, qui avait un temps permis au village de LIGNY-LE-CHÂTEL d’être le premier à être électrifié dans le département de l’Yonne, a été entièrement rénové en 2017. Découvrez son histoire ici

Le Moulin de Bruère, situé à « La Flèche », datant du 14ème siècle, qui a été rénové en 1996, et qui produit de l’électricité depuis le 4 mars 2020 ! Découvrez l’article ici

Enfin, plus proche de chez nous, le collectif « Energie des Sorgues » va permettre à la Roue MILHE de reprendre du service et produire de l’électricité pour recharger son téléphone portable ou son vélo électrique… ! Découvrez l’article ici 



DES REGLAGES LONGS ET DIFFICILES

Tout système industriel nécessite une phase de réglages, car les paramètres d’exploitation sont en grande partie basés sur des calculs théoriques en fonctions d’un ensemble de données, mais la réaction du système complet reste à être mise en œuvre, et améliorée dans un process alternant phases de tests, de mesures, et apport de correctifs pour essayer de se rapprocher d’un fonctionnement optimum. C’est ce que nous avons fait en 2019.

Un suivi quotidien par les bénévoles :

 Heureusement, la centrale a bénéficié des soins apportés par l’ensemble de l’équipe du Groupe Technique, et en particulier d’interventions quasi quotidiennes de Jean-Marie SALIGNON, ainsi que du Comité Opérationnel, toujours volontaire et présent pour les aménagements qui ont été apportés.

Complexité des réglages de la centrale :

 En général, on estime pour une centrale hydroélectrique au fil de l’eau, comme celle de la Marie Thérèse, qu’une période d’une année complète est nécessaire pour effectuer ces réglages, étant donné les différences de débits entre l’hiver et l’été.
Par ailleurs, alors que l’année 2018 a été exceptionnellement pluvieuse, 2019 a été une année plutôt sèche, ce qui a entraîné une longue période de quasi-arrêt tellement les débits étaient faibles, et donc un peu de retard pris dans les réglages.
Le graphique ci-dessous représente le plan de performance d’une centrale hydroélectrique au fil de l’eau (source : VGB POWERTECH), ce qui montre la complexité du système.


Débit, Hauteur et Puissance (axe vertical) moyens sur 1 an (nombre de jours axe horizontal)
Nota : le débit « aménagé » ou utilisable est représenté sous forme d’une courbe décroissante après avoir réordonné les débits journaliers du plus grand au plus petit, la hauteur de chute et la puissance sont fonction de l’apport en eau disponible de la centrale.

LES MOULINS A LA RESCOUSSE DE LA TRANSITION

Quand on parle de transition énergétique, on pense souvent que les moyens de production d’énergie verte sont forcément des systèmes lourds et technologiquement à la pointe de l’industrie la plus moderne, l’exemple le plus flagrant étant les éoliennes de très grande hauteur et très fortes puissances.

En parallèle, on imagine à peu près aussi fréquemment des paysages dédiés à ces nouveaux systèmes de production d’électricité dé-carbonée, avec ce que cela demande d’acceptation par les populations voisines du fait de la modification du paysage.

Ne peut-on donc pas imaginer des systèmes qui allieraient à la fois la progression des chiffres de progression nationale d’énergie verte, tout en étant parfaitement intégré dans nos paysages actuels… ?

Et bien cette solution existe, et elle a même été créée de toute pièce il y a près de deux décennies par un Français, ce qui prouve une fois de plus la créativité de nos compatriotes en la matière (voir notre article précédent  (http://provenci.blogspot.com/2019/10/)


Ce précurseur, c’est Michel MORTIER qui, à partir de 2001, a eu l’idée d’intégrer une génératrice, afin de produire de l’électricité à injecter sur le réseau, dans le moulin à vent qu’il venait de s’acheter pour en faire une résidence secondaire.



La girouette du moulin de la fée et, à droite, Michel Mortier devant son moulin réaménagé.



Ainsi, avec l’aide de l’ADEME et des collectivités locales, le Moulin de la Fée a été le premier traditionnel au monde à être transformé en aérogénérateur.

Cet exemple a été suivi en 2009 par M. AURAY, qui a transformé de la même manière le Grand Moulin des Places, avec l’aide de M. MORTIER.

Le système a encore été amélioré à cette occasion, puisque ce dernier système bénéficie en plus d’un « papillon d’orientation automatique », qui permet aux ailes d’être toujours bien orientées en fonction du vent.

Il est à noter que, dans tous les cas, les matériaux d’origine sont respectés : les charpentes sont en chêne, la volige en peuplier et la coiffe est couverte en bardeaux de châtaignier.

Les ailes, quant à elles, sont fabriquées en sapin de lamellé-collé de 17 à 19 mètres de diamètre en fonction des moulins, et équipés d’une voilure de type « BERTON ».

Grand Moulin des Places et son « papillon d’orientation automatique »


Pierre Théophile BERTON a inventé ce système en 1845 : les ailes sont constituées de planches amovibles rétractables, ce qui permet de gérer plus facilement la direction et la puissance du vent, et rend le moulin très maniable.


Les moulins à vent, à l’inverse des éoliennes, exploitent des vents faibles à basse altitude, et sont ainsi appelés aérogénérateurs « extensifs » : ils produisent donc de l’électricité sur une plage de vitesse de vent comprise entre 2 et 15 m/s.


 A gauche, le moulin de Lambesc, et à droite le moulin de Martigues… futurs candidats à la transformation… ?

La production moyenne de ce type d’installation est de 70MWh / an, soit de quoi alimenter une vingtaine d’habitations.


Il existe aujourd’hui entre 1500 et 2000 moulins en France, et le fait de les transformer en aérogénérateurs serait, pour chaque commune concernée, un atout certain d’un point de vue touristique, puisque les ailes des moulins seraient à nouveau en action, qui plus est dans un but utile, et redonnerait donc un charme d’antan à nos paysages.

NOTA : certains aménagements sont aujourd’hui en cours d’étude : moulin du Tertre (à Fégréac), moulin du Thu (à Derval), moulin du Chêne (à Vertou) et moulin de l’Epinay (à St Florent-le Vieil) d’après nos recherches.

Remerciements : M. Didier LEFEBVRE (ASSPV)

Un site très documenté et très complet répertorie les moulins à vent en Provence, vous pouvez au besoin le retrouver ici