Tout sur les aménagements hydroélectriques

La turbine tourne à cause du mouvement de l'eau

Dans un groupe turbine-alternateur, l'eau arrive par la conduite forcée vers la bâche spirale (conduit en colimaçon) et se dirige sur le pourtour de la roue pour pousser les aubes. L'eau file ensuite vers l'axe de la turbine pour enfin s'écouler dans l'aspirateur situé en dessous. Le puissant effort mécanique exercé par l'eau sur la turbine est transmis à l'alternateur qui, lui, la transforme en énergie électrique.

Entraîné par la turbine, l'alternateur génère un courant alternatif

L'alternateur, relié à la turbine par l'arbre de couche, est formé de deux parties : une partie mobile, appelée rotor, et une partie fixe, appelée stator. La paroi externe du rotor est composée d'électroaimants, tandis que la paroi interne du stator est formée d'un enroulement de barres de cuivre. Lorsque le rotor tourne dans le stator, cela fait « vibrer » les électrons dans les barres de cuivre. Le mouvement des électrons crée ainsi un courant électrique, un peu comme dans l'expérience de Faraday en 1831 portant sur l'induction électromagnétique, mais en très grand format.

Cliquez sur l'image pour voir une vue en coupe d'un groupe turbine-alternateur

Puissance installée

La vitesse de rotation constante des turbines

Il est impératif que tous les groupes turbines-alternateurs d’un réseau soient rigoureusement synchronisés, c’est-à-dire qu’ils maintiennent très exactement leur vitesse de rotation. Pourquoi? Afin de produire une énergie électrique de bonne qualité. Les appareils qui consomment de l’électricité sont conçus en fonction d’un courant alternatif de fréquence spécifique. Cette fréquence dépend de la vitesse de rotation du groupe, c’est-à-dire du nombre de fois par seconde que les aimants de son rotor passent devant les barres de métal conductrices de son stator. Cette fréquence s’exprime en cycles par seconde ou hertz (Hz), du nom du physicien allemand Heinrich Hertz, qui démontra l’existence des ondes radio.

En Amérique du Nord, le cycle normalisé du courant alternatif est de 60 fois par seconde, tandis qu’en Europe il est de 50 fois par seconde. Cela signifie qu’une horloge dont le moteur est conçu pour tourner à 60 Hz, prendrait du retard si elle était branchée dans une prise européenne, car elle fonctionnerait plus lentement.

Les rotors à la centrale La Grande-3