RÉGION GUADELOUPE 16.JUIL.198¿, BJBÜOfHÍQUFl ÉTUDE DU POTENTIEL EN MICROCENTRALES HYDRO - ÉLECTRIQUES EN GUADELOUPE par J.N. TONNON collaboration Y. ATLAN & Ch. PAULIN BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES B.P. 6009 - 45060 Orleans Cedex-^Tél. (38) 63-80-01 SERVICE GÉOLOGIQUE DES ANTILLES 0,800 km, Routa d* Didier B.P. 394 97204 Fort-d«.Franct C«d*x MARTINIQUE T,|. 71-8868 84 ANT 016 Z.l. de Jarry . voie n° 2 B.P. 894 97175 Point» -à- Pitr. GUADELOUPE Tel 26-63-58 CIti Rebard B.P. 5 52 87305 Cayenti» GUYAIME Tel 31-0S-24 MAI 1984
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
RÉGION GUADELOUPE
16.JUIL.198¿,
BJBÜOfHÍQUFl
ÉTUDE DU POTENTIEL EN MICROCENTRALESHYDRO - ÉLECTRIQUES
Etude du potentiel en microcentrales hydro-électriques
en Guadeloupe
Par
J.N. TONNON
Collaboration Y. ATLAN et Ch. PAULIN
RAPPORT 3. R.G.M. 84. ANT. 016
Mai 19ü4
RESUME
L'évolution de la consommation d'énergie électrique en Guadeloupe
se situe actuellement aux environs de 12%/ an. Compte-tenu du nombre d'abon¬
nés supplémentaires de + 5,5 % par an. Electricité de France considère que
cette situation devrait se poursuivre durant quelques années encore. Aussi
cherchant à définir les conditions de diminution de la dépendance du dépar¬
tement vis à vis des produits pétroliers - 97.107 tonnes de fuel en 1982 -
Le Comité Régional pour la Maîtrise de l'Energie en Guadeloupe incite au
développement des énergies nouvelles et renouvelables. C'est dans le cadre
de cette action que le B.R.G.M. s'est vu confier par le Comité Régional de
la Maîtrise de l'Energie, sous le contrôle de la Direction Régionale à l'In¬dustrie et de la Recherche (D.R.I.R.), l'inventaire des sites de .nicrocen-
trale hydro-électrique d'une puissance potentielle inférieure à DOO KW et
l'appréciation économique des projets.
L'inventaire des sites a été fait sur documents : cartes topogra¬
phiques et données hydrologiques. Ce long travail de compilation nous a
conduit à retenir dans un premier temps 38 sites physiques potentiels sur
21 rivières de la Basse-Terre. Après visite sur le terrain nous avons sélec¬
tionné 14 sites, sur lesquels a porté l'étude économique.
Le chiffrage du taux de rentabilité de ces sites est nécessairement
aléatoire à ce stade de l'inventaire en raison des nombreuses incertitudes
portant sur les débits - débit moyen et débit réservé -, sur les conditions
topographiques - cartes à 1/20.000 de l'I.G.N. - et les coûts des différents
aménagements - prise, canal d'adduction, etc.. -
Seules les études d'avant projets sommaires (A. P. S.) permettront de
conclure de manière quasi-définitive sur le taux de rentabilité da chacun de
ces sites. Néanmoins, l'étude économique que nous avons menée nous a permis
de classer nettement les sites en trois catégories, d'après les critères -
Q réservé égal à 15 % du débit caractéristique d'étiage, prix d'achat du kWh
au producteur autonome à 52,85 ce, soit le coût du combustible nécessaire à
la production d'un kKh thermique.
- Catégorie A : Vieux Habitants 2
Vieux Habitants 2, puissance 1106 KW, productible annuel 5920 Wn
Peuvent y être rajoutés, après conclusions des études d'impact sur l'environ¬
nement. Vieux Habitants 1 et 3 qui auraient pour chacun d'eux un productible
voisin de Vieux Habitants 2.
Le taux de rentabilité interne de cette catégorie est supérieur à 11,5 %.
- Catégorie B : Le taux de rentabilité interne est compris entre 6,5 % et
11,5 %, Ces rapports ont de bonnes chances d'être rentables mais seule
une analyse plus poussée effectuée au niveau d'un A. P. S. pourra y répondre.
On retrouve :
Pérou 1 prise E puissance 530 KW
Pérou 1 puissance 390 KW
Petite Rivière à Goyaves 2 puissance 290 KW
Rivière des Pères puissance 400 KW
Carbet puissance 240 KW
Beaugendre 1 puissance 250 KW
classés par ordre d'intérêt décroissant.
- Catégorie C : dans laquelle les aménagements ne sont pas rentables. 13
s'agit de
La Rose 1 + 2
Moustique 2
Lézarde A
Moustique 1
Grande Rivière
La Rose 2
Capesterre 2
puissance
puissance
puissance
puissance
puissance
puissance
220 KW
260 KW
140 KW
190 KW
350 KW
140 KW
classés par ordre d'intérêt décroissant.
Les calculs opérés montrent très rapidement la limite de l'estima¬
tion du taux de rentabilité interne, et la nécessité de poursuivra l'étude
de l'inventaire par une étude du débit réservé des rivieres aménageables.
En effet, on note pour une augmentation du débit réservé une diminution très
spectaculaire du productible, donc du taux de rentabilité. En prenant par
exemple le débit réservé égal au débit caractéristique d'étiage, seuls les
sites de Vieux Habitants 2, Capesterre 1 et Pérou 1 prise E restent rentables,
sous réserve d'un A. P. S. Aucun des autres sites ne serait rentable.
.../..
En acceptant la première hypothèse, à savoir un débit réservé de
15 % de la D.C.E., le productible cumulé des trois sites de la catégorie A
s'élève à 11.500 MWh et en incluant les 5 sites de la catégorie B, 20.000
MWh, soit au total 3,4 % dans le premier cas et 5,5 % dans lé second de
la consommation annuelle actuelle.
L'adoption d'un plan "microcentrale" en Guadeloupe dans lequel
la construction de plusieurs aménagements serait planifiée pour les années
avenirs contribuerait par l'assurance de l'ouverture de chantier, à dimi¬
nuer le prix du génie civil, par accords avec les entrepreneurs, et par
la même occation augmenter le taux de rentabilité des aménagements.
TABLE DES MATIERES
I. Production d'énergie électrique en Guadeloupe - Place de la
microhydraulique.
II. Etablissement d'un repertoire généra! des sites potentiels de
puissance infërieiire à un mégawatf!
11.1 - Méthodologie de l'établissement du répertoire
11. 2 - Recherche des rivières aménageables
11. 3 - Analyse des conditions topographiques et choix des
sites physiques potentiels
11. 4 - Analyse des caractéristiques hydrologiques des sites
physiques recencés
11. 4.1 - Généralités
11. 4. 2 - Définition des principaux termes utilisés
11. 4. 3 - Détermination du débit rr.oyen interannual ou
module (M) et du débit caractéristique d'étiage
(DLE)
11. 4. 4 - Détermination du débit réservé
11. 4. 5 - Détermination du débit moyen disponible
11. 4. 6 - Courbe des débits classés.
11. 5 - Etablissement du répertoire.
III. Etude de préfaisabilité des sites recensés
111.1 - Les différentes parties d'un aménagement type
11 1.2 - Première sélection des aménagements
111.3 - Estimation du productible et du coût des sites potentiels
111. 3.1 - Productible
111. 3. 2 - Coût des aménagements
111. 4 - Intérêt économique des sites présélectionnés
11 1.4.1 - Calcul du bénéfice actualisé.
111. 4. 2 - Résultats du calcul
111. 4. 3 - Synthèse des résultats
IV. Conclusions
FIGURES DANS LE TEXTE
Figure 1 - Découpage des iles en régions homogènes
(extrait de la carte ORSTOM)
Figure 2 - Répartition de la courbe de charge en Guadeloupe
Jour le plus chargé (document E.D.F.)
Figure 3 - Structures types d'un aménagement de moyenne et
haute chute
Figure 4 - Principe d'une prise par en dessous - Coupe schématique
Figure 5 - Dispositions classiques d'un dessableur
Figure 6 - Dispositions classiques d'une chambre de mise en charge
Figure 7 - Usine hydro-électrique type pour microcentrale
Figure 8 - Choix du type de turbine
Figure 9 - Schéma type d'une turbine Francis
Figure 10 - Site de Vieux Habitants 2 - Calcul du productible à partir
de la courbe des débits classés.
Figure 11 - Etude de l'influence des facteurs physiques sur le taux de
rentabilité interne des aménagements.
ANNEXES JOINTES AU RAPPORT
Annexe 1 - Plan de situation des sites inventoriés
échelle 1/150.000 S.G.ANT. 2849
Annexe 2 - Tableau des sites inventoriés S.G.A,NT. 2850
Annexe 3 - Carte de la Basse-Terre de Guadeloupe
restituant les sites potentiels sélec¬
tionnés,
échelle 1/100.000 S.G.ANT. 3091
Annexe 4 - Tableau des sites présélectionnés S.G.ANT. 2851
Annexe 5 - Fiches synthétiques des sites présé¬
lectionnés. S.G.ANT. 3092 à 3106.
I. INTRODUCTION
PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIQUE EN GUADELOUPE
PLACE DE LA MICROHYDRAULIQUE
En 1982, la production d'énergie électrique en Guadeloupe était de 395,7 Gwh,
fournie aux bornes des alternateurs de centrales thermiques dont le fonction¬
nement avait consommé quelques 95.107 tonnes de fuel ou équi valent- fuel » soit
environ 0,24 t par Mwh.
A cette production, il correspondait une distribution d'énergie électrique de366,8 Gwh.
L'évolution de la consommation est d'environ + 12 % par an, taux qui, en rai¬
son de l'augmentation du nombre d'abonnés - + 5,5 % par an - et de la consom¬
mation moyenne par abonné - + 5,9 % par an - devrait se poursuivre quelques
années encore.
Cherchant à définir les conditions d'une diminution de la dépendance de l^île
vis à vis des produits pétroliers, le Comité Régional pour la Maîtrise de
l'Energie a, dans son "livre blanc de la maîtrise de l'Energie en Guadeloupe",mis en exergue le développement des énergies renouvelables.
Compte-tenu de l'importance de la pluviométrie en Guadeloupe, il est logiqued'envisager l'exploitation des potentialités hydrauliques de l'île et l'étude
effectuée par E.D.F. INTERNATIONAL peut laisser espérer la production de plus
de 50.000 Mwh/ an dans trois centrales de plus d'un Mw.
Par ailleurs, le Comité Régional pour la Maîtrise de l'Energie envisage le re¬
cours à un deuxième type d'exploitation du gisement hydraulique, celui des mi¬
crocentrales de faible puissance, qui a connu un essor important en métropoleet dans les pays étrangers à bonne hydraulicité.
L'utilisation de l'électricité produite par ces petites unités se situe clas¬
siquement parmi les trois possibilités suivantes :
1) - electrification de villages isolés, situés loin du réseau national :cette situation ne concerne en Guadeloupe que des foyers isolés dont
les besoins - au maximum quelques kw - sont trop faibles pour rentabili¬ser l'installation de micro-centrales hydro-électriques.
L'électrification de ces foyers devra plutôt être basée sur les techniquessolaire, éolienne et soléro-éolienne, dont les dimensions sont mieux adap¬
tées à la taille de cette demande.
2) - consommation sur place par des artisans ou des industriels dont l'ins¬
tallation est favorisée par la création de cette énergie nouvelle.
C'est un aspect promotionnel de la microcentrale, passant à la décen¬
tralisation de l'activité économique.
Malheureusement, les faibles débits des rivières et un étiage assez
prononcé condamnent, en Guadeloupe comme en Martinique, les usines au
fil de l'eau à de longues périodes de non production qui seraient in¬
supportables pour des industriels non connectés au réseau.
3) - livraison au réseau par des producteurs autonomes exploitant la centrale.
Cette variante, même si elle ne concerne que des quantités d'énergie fai¬
bles par rapport à la demande de la région, reste intéressante pour la
région et la nation lorsqu'elle se substitue, dans des conditions écono¬
miques comparables, à la production d'énergie électrique thermique. On
notera que ces critères économiques impliquent que l'usine ne soit pas
trop éloignée du réseau, condition en général respectée en Guadeloupe en
raison des petites dimensions de l'île d'une part, de la vaste extension
du réseau haute et moyenne tension d'autre part.
Le développement des microcentrales hydro-électriques en Guadeloupe
doit donc être envisagé dans cette troisième direction.
C'est dans le cadre du développement de la micro-hydraulique que la
Région Guadeloupe a confié au B.R.G.M. la présente étude, dont le but est le
recensement de tous les sites d'une puissance potentielle inférieure à 1000
kilowatts ainsi que l'appréciation de l'intérêt économique des aménagements
les plus intéressants.
II. ETABLISSEMENT D'UN REPERTOIRE GENERAL DES SITES POTENTIELS
Une microcentrale hydraulique est une installation de production
d'énergie hydro-électrique de faible puissance.
Comme toute centrale hydro-électrique, elle transforme donc la puis¬
sance hydraulique d'un cours d'eau offrant un débit disponible Q sous la hau¬
teur de chute H en puissance électrique selon la formule bien connue.
P = n g P Q H
ou
Q est le débit disponible en m3/s
H la hauteur de chute en m2
g l'accélération de la pesanteur en m /s
p la masse volumique de l'eau en kg/m3
n le rendement de l'installation
P la puissance électrique fournie en kilowatt.
La faiblesse de la puissance produite, et plus particulièrement dans
le cadre de notre étude qui la limitait par définition à 1000 kilowatts implique
que les équipements doivent être d'un coût particulièrement bas, et il n'y a
donc en général pas de barrage créant un réservoir régulateur : les installa¬
tions sont dans la très grande majorité "au fil de l'eau", c'est à dire qu'elles
ne permettent que le turbinage des débits instantanés de la rivière, diminués
des débits à laisser dans les cours d'eau pour le maintien de bonnes conditions
d'environnement - appelés débits réservés - et, le cas échéant, des débits né»-cessaires à d'autres usagers.
Le travail de recensement des sites potentiels doit donc comprendreles phases successives suivantes :
1) recherche des rivières aménageables
2) étude des conditions topographiques et repérage des sites présentant des
conditions favorables.
o /
- 4 -
3) étude sur les sites repérés des débits transitant : débit moyen et varia¬
tion des débits dans l'année
4) établissement des répertoires général des sites par synthèse des condi¬
tions topographiques et hydrauliques établies respectivement en 2 et 3.
X
X X
II. 2 - Reçherçhe_des_riyiëres_aménageables
Elle s'est limitée à la Basse Terre, la Grande Terre n'ayant
pas de rivière perenne susceptible d'être aménagée.
Les rivières de Basse Terre ont des débits relativement modestes,
bien qu'en général supérieurs à ceux de la Martinique.
Leur régime hydraulique dépend principalement des variations des
précipitations au cours de l'année, d'où l'importance de l'étendue du bassin
versant et de son aire géographique : plus le bassin versant est étendu et se
développe en haute montagne, plus le débit est fort et soutenu en période de
basses eaux.
Nous avons systématiquement évalué (par mesure ou calcul) les débits
moyens interannuels des rivières et nous avons retenu toutes celles ayant un
débit moyen Qm > 0,2 m3/s. Les rivières à faible débit sur lesquelles il
existait des prises d'eau importantes ont été rejetées, de même que celle
ayant des étiages très marqués - rivières de la cote sous le vent et du Nord
de la Basse Terre.
Ce long travail de compilation nous a conduit â examiner 'pratiquement
la quasi totalité des rivières de la Basse Terre. Les rivières, du Nord, entre
Pointe Noire et Ste Rose, se sont révélées les moins intéressantes en raisondu débit moyen faible et aussi de la configuration géomorphologique (annexe 1).
Les rivières retenues se répartissent de la manière suivante :
Cote au vent : - Grande Rivière à Goyave et affluents principaux- Rivière Lézarde
- Rivière Moustique (Petit Bourg)
- Rivière Rose
- Rivière Petite Goyave
- Rivière Ste Marie
- Rivière de la Capesterre
- Rivière du Pérou
Sud de la
Basse Terre : - Rivière du Grand Carbet
- Rivière Bananier
- Rivière du Petit Carbet
- Rivière Grande Anse
- Rivière du Galion
- Rivière des Pères
- Rivière du Plessis
Cote "sous le : - Rivière Vieux Habitants
vent" - Rivière Beaugendre- Rivière Lostau
- Rivière Grande Plaine
- Rivière Petite Plaine
- Rivière Cai 11 ou
- Rivière de Deshaies
- Rivière Desbonnes
- Rivière Ramée
- Rivière Salée
- Rivière Moustique (Ste Rose)
X
X X
I I . 3 - Analyse_d||^çgnditi ons_tQ2ogr|B^igyes_et_çhQi^_de|^site|_
PQt|Qtlel|
Cette analyse a consité en l'établissement du profil en long de
chacune des rivières mentionnées ci -dessus.
A partir de ce profil, on a sélectionné les tronçons présentant les
pentes les plus importantes tout en se limitant à la borne inférieure de 25 %o.
D'autres critères secondaires ont alors été appliqués :
- limitation des tronçons à une longueur de 1500 m, qui nous apparaît comme
la longueur maximum d'une adduction de microcentrale de puissance inférieure
à 1 mégawatt.
- élimination des tronçons particulièrement encaissés, dont la configuration
en gorge subverticale entraînerait pour les accès et les installations des
coûts prohibitifs.
7.
- 6 -
On a:aipisi sélectionné 38 sites physiques potentiels répartis
sur 21 rivières :
rivière Lézarde 3
rivière Moustique 2
rivière Petite Goyave 2
rivière Ste Marie 3
rivière Capesterre 1
rivière Pérou 4
rivière Grand Carbet 1
rivière Bananier 2
rivière Petit Carbet 1
rivière Glanda Anse 2
rivière Galion 1
rivière des Pères 1
rivière Vieux Habitants 5rivière Beaugendre 2rivière Lostau 2
rivière Grande Plaine 1rivière Petite Plaine 1rivière Caillou 1
rivière de Deshaies 1
rivière Moustique 1
(Ste Rose).
X
X X
II. 4 - ÔQâl^|e^de|_£ârâçtiri||igy||
recensés
.hydrologigues_des_sites_Bhysigues
II. 4.1 - Généralités
Nous avons utilisé comme document de base la synthèse des ressources
en eau de surface réalisée par l'Office de la Recherche Scientifique et Techni¬
que d'Outre-Mer (ORSTOM) pour ]e compte de la Direction départementale de l'A¬
griculture de la Guadeloupe (cf, liste des stations en tableau A).
Ce document fait le point sur l'état des connaissances acquises du
début des observations hydrologiques et pluviométriques jusqu'en 1978. Depuis
d'autres stations hydrométriques et pluviographiques ont été installées afin
de compléter cette synthèse notamment en cote sous le vent de la Basse Terre
et en haute et moyenne montagne où les données sont très fragmentaires.
Aussi la qualité de l'information disponible actuellement est trèsinégale selon les secteurs (la cote au vent est la mieux connue) et selonles rivières (les rivières du Nord-Est et de l'Est sont les mieux suivies).Nous avons donc rencontré au cours de notre étude d'inventaire hydrologiquedeux types de cas :
- rivière dont le régime hydrologique est bien connu
- rivière dont le régime hydrologique est peu ou pas connu.
TABLEAU A LISTE DES BASSINS PRESENTES DANS LE DOCUÎENT ORSTOM
(1)
(2;
Bassin
Petite Plaine
Vieux Habitants
Vieux Habitants
Vieux Habitants
Du Plessis
Bananier
Bananier
Graid Carbet
Grand Carbet
Capesterre
Sainte Marie
Petite Goyaves
Lézarde
Graaae Riviere à
Goyaves
Grande Rivière àGc.;;.'cves
Gr;3nde Rivière àGo y,uve s
Grr. r, i.2 Rivière à
Goy 3 ve s
Grande Rivière à
Gov ave s
Riviere
Petite Plaine
Vieux Habitants
Vieux Habitants
Vieux Habitants
Du Plessis
Bananier
Bananier
Grand Carbat
Grand Carbet
Capesterre
Sainte Ilarie
Petite Goyaves
Lézarde
Grande Rivière à
Goyaves
Grande Rivière àGoyaves
Grande Rivière àGoyaves
Bras David
Bras .de Sable
Station.
Cote 125
Cote 570
Cote 325
Bourg
Cote 500
Déversoir
Pont Thevenin
Barrage
Prise Marqui¬sat
Cote 95
Cote 8
Cote 10
Cote 85
Traversée
Prise d'eau
Boucan
Duelos
Ravine Chaude
Coordonnées
Lat N Long V
16°13'54" 6r44'43"
16°06'47" 61°4r46"
]6°06'00" 61°42'49"
]6°03'45" 6r45'24"
16°04'04" 61°43'06"
J6°0]'39" 6]°37'07"
16°0]'40" 61°36'45"
16°02'53" 61°37'26"
16°02'23" 61°36'20"
16°04'09" 6r35'04"
]6°05'59" 61°33'48"
16°07'38" 6I°35'05"
]5°J0'47" 6r38'47"
]6°1J'38" 6]°39'20"
]6°12'20" 6r39'08"
16°16'54" 61°39'52"
16°12'10" 6r39'26"
16°13'3r' 61°40'07"
km2
Superfi¬
cie dubassin
8,8,8
8,8
12,8
28,2
2,09
J,84
5,4
7.3
9,6
18,5
7,6
30,3
8,4
14,4
54,3
130
37,5
16,2
m
Cote de
la_
station
125
570
325
22
500
340
293
410
210
95
8
10
85
125
90
12
1 10
50
Fichier de
base
1964-78
1959-58
1959-63
1951-78
1962-78
1955-78
1950-54
1961-78
1950-58
1969-78
1974-78
1974-78
1968-78
1973-78
1951-78
1973-75
1973-78
1973-75
Fichier
opérationnel
1964-78
1959-68
1959-63
1951-78
1962-78
1955-78
1961-78
1971-78
1974-78
1974-78
1968-78
1973-78
1951-78
1973-75
1973-78
1973-75
(l; Basse Terre Cote "sous le vent"
(2) Basse Terre Cote "au vent"
On remarquera de plus que seules quatre stations bénéficient d'unrelevé des débits journaliers continus pendant sept années, consécutives ou
non.
Ce sont :
- Vieux Habitants- Pont du Bourg, surface du bassin versant 28,2 kiii2, cote 22 m
- Grande Rivière de Capesterre, surface du bassin versant 18,6 km2, cote 95 m
- Lézarde, surface du bassin versant 8,4 k.ii2, cote 85 m
- Rivière du Grand Carbet, surface du bassin versant 7,3 km2, cote 410 m-
- Petite Plaine, surface du bassin versant 8,8 km2, cote 125 m
- Vieux Habitants, stirface du bassin versant 8,8 km2, cote 570 m
- Du Plessis surface du bassin versant 2,09 km2, cote 500 m
- Bananiers surface du bassin versant 1,84 k.Ti2, cote 340 m
- Grande Rivière à Goyaves, surface du bassin versant 54,3 krn2, cote 90 m
Nous avons sélectionné les trois premières dont les cotes correspon¬
dent aux cotes des sites potentiels retenus, pour effectuer une étude statisti'
que des mesures par voie informatique.
11,4.2 - Définition des principaux termes utilisés
Afin d'éviter tout malentendu et faciliter la lecture de ce documentnous avons jugé opportun de rappeler ici la définition des principaux termeshydrologiques utilisés,
- débit moyen journalier : moyenne arithmétique des débits instantanés passanton une journée à la station de mesure, s'exprime en m3/s ou l/s
- débit moyen mensuel : moyenne arithmétique des débits moyens journalierspour le mois considéré s'exprime en m3/s
- débit moyen annuel ou module : se calcule en prenant la moyenne arithmétique
des 12 débits mensuels pondérés du nombre de jour de chaque mois. S'exprimeen m3/s
- débit moyen interannuel ou module moyen : moyenne des débits moyens annuelscalculée sur une longue période. Ce concept d'année moyenne doit être complétépar l'étude des années sèches et humides. S'exprime en m3/s
- débit caractéristique d'étiage (DCE) : débit journalier dépassé 355 jours paran. S'exprime en m3/s ou en l/s
- débit spécifique : module moyen ramené à la surface du bassin versant de la
station considérée. S'exprima en l/s . km2, facilite la comparaison entre
différentes stations et différents bassins versants.
II. 4. 3 - Détermination du débit moyen interannuel
débit caractéristique d'étiage (D L E)
ou module (M) et du
Pour chaque site recensé nous avons déterminé le débit moyen inter¬annuel ou module en m3/s et le débit d'étiage médian.
La carte annexe n° 1 montre que sur les 26 rivières étudiées seulement 9 sontéquipées d'une station de mesure hydrométrique.
Neuf des rivières étudiées sont équipées de station permettant d'ap¬précier les paramètres du régime hydrologique et en particulier le débit moyeninterannuel et le débit d'étiage moyen. En revanche en ce qui concerne les dif¬férents débits caractéristiques à 3 mois, 6 mois, 9 mois la synthèse ORSTOM, nepermet pas sans un traitement préalable des données stockées de les restituerNous avons donc opéré manuellement pour tracer les courbes de débits classéspour les sites retenus (Capesterre et Grand Carbet),
Seuls 17 des 38 sites intéressés sont situés sur les rivières équipées.
rivière Lézarde
rivière Goyave (Pte)
rivière Ste Marie
rivière Capesterrerivière Grand Carbet
3 sites
2 sites
1 site
4 sites
1 site
rivière Bananier :
rivière Vieux Habitants :2 sites
4 sites
La connaissance du débit spécifique, c'est à dire le débit moyen inter¬annuel mesuré à la station et ramené à la superficie du bassin versant de lastation considérée, permet d'estimer le débit moyen interannuel du site recensé.
Q
module
m3/s(débit spécifique)
m3/s/kni2X (superficie bassin versant)
Pour les sites distants des stations l'incertitude sur Q peut être de10 % environ. Elle est d'autant plus grand'a qua le site est éloigné da la sta¬tion de mesure.
La détermination du débit caractéristique d'étiage du site ss fait de la
même manière par l'intermédiaire du calcul du débit spécifique d'étiage.
Site_situé_sur_une_ri vière_non_éguigée
Pour évaluer les caractéristiques hydrologiques des sites situés sur une
rivière non observée, nous nous sommes appuyas sur la délimitation des zones homo¬
gènes faite par l'ORSTOM au cours de l'analyse des régimes hydrologiques des ri¬
vières de la Guadeloupe (figure 1).
N
/
BASSE
DÉCOUPAGE DE LA BASSE - TERRE EN RÉ&IONS HOMOGÈNES
(extrait de la carte ORSTOM)
y 1 ^"^"^-^-^ ^H IBois du Comte ^"^
AZone y \ Plaine (X . |^Y n-8) \ \ /vord ^^^
\ -V\ Orientale \
\ ^\ °A^ . \1 -¿K o^ (Zone n»4)/ >
/ o\ ""^ S»- ( -, 1 o Duelos 7
\ 3| A (VU \ l(Zone n»6)*^v S
\ ^., \\ "tl1 \ Piton . o(^^
-i/* GRANDE -TERRE
^ v^
^, \~~~"~~--~û d» Bouillant» \ ^ )
y^ \. (Zone n'S) ) Grand3 \ ^A Sans Toucher
^ l ^-^ ,j\(Zonen»7)
Y / QA Soufrièrt
BaiUifV ôl Madel»in« A o^V
\ Vv\ (Zone n» 10) V^
<j4 Sainte Moriecl
y
FIGURE 1 84 ANT. OIS
- 9
De la pluviométrie moyenne du bassin calculée à partir des isohyètes
interannuelles, on déduit la lame d'eau écoulée interannualle en soustrayantde la pluviométrie l'évapotranspiration interannuelle (1100 à 1400 mm) modulée
d'après l'altitude moyenne du bassin.
nm E P - EtQm = =
t t
Qm = débit m3/s
E = lame d'eau écoulée mm
t = temps en seconde (1 an)
P = lame d'eau tombée (mm)
Et = évapotranspiration.
Nous avons opéré de cette façon pour déterminer le débit d'étiage
en affectant à chacune des régions homogènes définies par l'ORSTOM la valeur
du débit spécifique d'étiage correspondant.
En revanche l'information n'est que fragmentaire sur les reliefs et
les résultats donnés par application de la formule ci -dessus sont alors entachésd'une incertitude pouvant parfois dépasser 20 %.
Pour illustrer notre propos, on peut considérer le cas de la rivière
de Capesterre : le calcul du débit mené au moyen de la considération de la lamed'eau est de 2,7 m3/s à la cote 80. Le calcul mené à partir da la masure du
débit spécifique de la station de la cote 95 donne 3,8 m3/s. On constate doncune différence d'environ 30 % entre les deux méthodes, la première étant certai¬nement la moins fiable.
11,4.4 - Détermination du débit réservé
Dans le paragraphe précédent, nous nous sommes contentés de déterminer
le débit naturel, non déduit des prises et droits d'eau, caractérisant le site
recensé. L'installation d'une microcentrale sur un cours d'eau à un impact sur
l'environnement tel qu'il peut y avoir divergence d'intérêt entre l'exploita¬
tion de la microcentrale et le déroulement des autres activités liées à la pré¬
sence du cours d'eau. Aussi, il est indispensable de déterminer le débit réservé
"débit â garantir après dérivation pour assurer le maintien du déroulement nor¬
mal de la vie aquatiq-ue et les droits d'eau".
Il va de soi que la valeur du débit réservé influe directement sur la
rentabilité de la microcentrale. Aussi sa détermination et, par voie de consé¬
quence, les critères hydrologiques qui serviront à sa détermination, sont pri¬
mordiaux. Le débit réservé est en général déterminé au coup par coup par l'admi¬
nistration en fonction de l'installation envisagée de la faune et des droits
des autres usagers.
10
La documentation mise à notre disposition par la Subdivision de Pointeâ Pitre de la Direction Interdépartementale de l'Industrie et les discussionsque nous avons eues avec la Direction Départementale de l'Agriculture de la Gua¬deloupe nous ont conduit à accepter pour débit réservé les mêmes paramètres queceux pris en compte par EDF DAFECO, à savoir :
Q réservé = 15 % du débit caractéristique d'étiage.
=^ 0,15 D.C.E.
II. 4. 5 - Détermination du débit moyen disponible
Le calcul du débit moyen disponible derivable au droit de chaqueprise consiste a soustraire au débit moyen interannuel la somme du débitreserve et des prises (en amont et en cours)
M étant le débit moyen interannuel de la rivière au site considéré.
Le tableau B présente les résultats de ces calculs.
On s'aperçoit alors qu'exprimés en fonction du module, les débits
caractéristiques varient très peu d'un site à l'autre jusqu'au DC.210 -moins de 10 % d'écart - pour diverger par la suite jusqu'au DC.365.
Il est significatif â cet égard de constater que les valeurs les plus faibles
sont obtenues sur la station de Vieux Habitants, côte sous le vent où le "ca¬
rême" est particulièrement accentué, mais un autre paramètre a un rôle parti¬
culièrement important, celui du soutien des étiages par les nappes souterrai¬
nes, pouvant expliquer que le DC.36Q de la station de la Lézarde est presque
50 % supérieur au - . '^^ de la ^ station de Capesterre, située comme ellesur la côte sous le vent. Quoiqu'il en soit, faute de connaître la courbe des
débits classés sur les prises des sites potentiels, ce qui nécessiterait plu¬
sieurs années de mesures en chacun de ces sites, on a considéré que la courbe
des débits classés pourrait être pour chaque cas reconstituée de la façon
suivante :
(1) du débit moyen M
(2) du D C E = DC.355
(3) calcul du DC.355 ^ ^
M
(4) comparaison de la valeur trouvée aux DC.355 des trois courbes de référence
M
(5) choix de la courbe de référence ayant le DC.355 le plus voisin de la
valeur tracée a. M
Reconstitution de la courbe des débits classés au site par multiplica¬
tion du débit de la rivière au site étudié par les différents DC'j de la
courbe de référence. M
On peut s'interroger sur la validité de cette démarche. Il convient
de remarquer que, s'agissant d'un calcul d'énergie, les erreurs dans les pe¬
tits débits n'ont pas une grande influence puisque l'énergie produite par ces
débits est faible et ne représente donc qu'une petite partie du productible
total.
Pour tester la validité de la méthode on a reconstitué deux courbes
de débits classés pour le même site de Capesterre 1 â partir des deux courbes
de référence les plus éloignées, puis calculé le productible du site de ces
deux courbes de débits classés, les résultats trouvés différaient de 9 %, ce
qui est tout à fait rassurant !
«
DC 10
DC 20
DC 30
DC 4Ù
DC 50
DC 60
DC 70
DC 80
DC 90
DC 100
DC 110
DC 120
DC 130
DC 140
DC 150
DC 160
DC 170
DC 180
DC 190
DC 200
DC 210
DC 220
DC 230
DC 240
DC 250
DC 260
DC 270
DC 280
DC 290
DC 300
DC 310
DC 320
DC 330
DC 340
DC 350
DCE=DC 355
DC 360
DC 365
Valeurs absolues des débits
, caractéristiques = DC
Vieux
Habitants
14
9,7
8
6,80
7,0
5,3
4,8
4,5
4,2
3,8
3,6
3,4
3,2
3,0
2,9
2,70
2,.60
2,45
2,3.0
2,20
2,lü
2,00
1,90
1,75
1.70
1,60
1,5U
1,40
1,30
1,2U
1,10
1 ,00
0,90
0,8t)
0,75
0,68
0,60
0,50
Capesterre
10,40
7,7
6,30
5,4.0
4,90
4,40
4,05
3,80
3,40
3,20
3,00
2,90
2,70
2,60
2,45
2,35
2,20
2,10
2,00
1,95
1,85 .
1,75
1,70
1,60
1,50
1,45
1,40
1,35
1,30
1,20
1,15
1.10
1,00
0,95
0,85
0,SO
0,75
0,57
Lézarde
3,30
2,50
2,00
1,70
1,45
1,30
1,20
1,1.0
1,05
0,90
0,90
0,85
0,80
0,80
0,75
0,70
0,70
0, 70
0,65
0,60
0,60
0,60
0,60
0,55-
0,55
0,50
0,50"
0,48
0,47
0,45
0,44 "
0,42
0,40
0,38
0,38
0,37'
0,30
Valeurs relatives des débits.. . . ^^
caractéristiques = M
VieuxHabitants
3,93
2,73
2,25
1,90
1,67
1,50
1,36
1,26
1,17
1,08
1,02
0,95
0,90
0,85
0,81
0,76
0,72
0,69
0,65
0,62
0,59
0,56
0,53
0,50
0,47
0,44
0,42
0,38
0,36
0,33
0,30
0,28
0,25
0,23
0,21
0,19
0,17
0,14
Capesterre
2,57
2,63
2,17
1,86
1,67
1,50
1,39
1,29
1,19
1,11
1,04
0,98
0,93
0,88
0,84
0,80
0,76
0,73
0,70
0,67
0,63
0,60
0,57
0,55
0,52
0,50
0,48
0,46
0,44
0,42
0,40
0,37
0,35
0,32
0,29
0,28
0,26
(),1(J
Lézarde
3,43
2,60
2,10
1,82
1,52
1,37
1,26
1,17
1,10
1,04
0,97
0,95
0,88
0,85
0,82
0,79
0,75
0,73
0,70
0,68
0,65
0,63
0,61
0,59
0,58
0,56
0,54
0,53
0,51
0,50
0,48
0,46
0,44
0,42
0,40
0,39
0,39
0,32
TABLEAU B - COURBES DES DEBITS CLASSES DETEU.MIN1';LS SUR 3 STAT!0,^S Di: ]{i;FKRr;Ni'E
(DEBITS MESURES)
DC = Débit caractéristique
M = Module interannuel
- 12 -
Les courbes des débits classés n'ont été reconstituées que. sur les
sites présélectionnés comme il sera expliqué au chapitre III, pour lesquels
on a dû calculer le productible nécessaire à l'analyse économique.
Le tableau C présente les valeurs caractéristiques des courbes
de débit classé ainsi reconstituées.
X
X X
II. 5 - E|a^li§sement^dy_nÍBiríQÍr|
L'établissement du répertoire a pour objectif de présenter l'ensembledes sites recensés sous la forme d'un tableau synoptique en fonction des diffé¬rents paramètres de décision (annexe 2),
. conditions hydrologiques
- fond topographique correspondant
- le bassin versant amont de la prise considérée- la pluviométrie interannuelle (mm)- le débit moyen interannuel (m3/s)
- le débit caractéristique d'étiage (m3/s)- les prises connues ou prévues (m3/s)- le débit réservé (m3/s)
- le débit moyen disponible (Qdisp. ni3/s).
4 conditions topographiques et puissance
- cote prise (m)
- cote restitution (m)
- hauteur chute brute (H en m)
- puissance moyenne brute en KW (P = 9.81 x H x Qdisp.)
On remarquera que la puissance moyenne brute ne correspond ni à la
puissance installée, ni â aucune des définitions conventionnelles connues.Il s'agit simplement d'un paramètre permettant une première estimation de
l 'intérêt du site.
TABLEAU C : VALEURS CARACTERISTIQL1ES DES COURBES DE DEBITS CLASSES RECONSTITUEES
Aménagement
Moustique 2
Moustique 1
Bananiers 2
La Rose 1 + 2
La Rose 2
Carbet
Petite Rivière
à Goyaves 2
Pérou
Vieux Habitants 2
Beaugendre 1
Rivière des Pères
Lézarde 2 A
Grande Rivière
Capesterre
2 km;
12,8
16,8
6,5
10
10,5
10,9
9,5
10,6
10,9
23,8
21,9
M
1,6
1,9
0,62
1
1,1
1,34
1.2
1,8
3,2
0,8
2,57
1,25
3,8
DC. 1
3,47
4,12
1,30
2,17
2,39
2,91
2,60
4,05
7,2
1,80
5,58
2,71
8,55
DC.2
2,40
2,85
0,85
1,50
1,65
2,01
1,8
2,70
4,80
1,20
3,86
1,88
5,7
DC.3
1,90
2,26
0,68
1,19
1,31
1,59
1,43
2,27
4,03
1,01
3,06
1,49
4,79
DC.4
1,57
1,81
0,58
0,98
1,08
1,31
1,18
1,71
3,04
0,76
2,52
1,23
3,61
DC.5
1,34
1,60
0,51
0,84
0,92
1,13
1,01
1,46
2,59
0,65
2,16
1,05
3,08
DC.6
1,17
1,39
0,45
0,73
0,80
0,98
0,88
1,24
2,21
0,55
1,88
0,91
2,62
DC.7
1,01
1,20
0,40
0,63
0,69
0,84
0,76
1,06
1,89
0,47
1,62
0,79
2,24
DC.8
0,86
1,03
0,37
0,54
0,59
0,72
0,65
0,88
1,57
0,39
1,39
0,68
1,86
DC.9
0,77
0,91
0,33
0,48
0,53
0,64
0,58
0,75
1,34
0,34
1,23
0,60
1,60
DC.IC
0,67
0,80
0,31
0,42
0,46
0,56
0,50
0,59
1,06
0,26
1,08
0,53
1,25
DC.U
0,56
0,64
0,28
0,35
0,39
0,47
0,42
0,45
0,76
0,20
0,90
0,44
0,95
DC.12
0,41
0,48
0,26
0,27
0,30
0,35
0,31
0,37
0,65
0,15
0,67
0,33
0,72
.pc.
0,43
0,50
0,27
0,29
0,29
0,36
0,32
0,38
0,68
0,16
0,69
0,39
0,78
0,15
DCE
0,06
0,08
0,04
0,04
0,04
0,05
0,05
0,06
0,10
0,02
0,10
0,06
0,12
Q div
0,156
0,156
0,050
0,150
0,150
0,075
0,04
0,135
0,212
0,08
0,8
0,011
0,185
13
Conditions d'accessibilité à la prise, à l'adduction et à l'usine
Après la définition sur chacun des sites d'un schéma d'aménagement
selon les principes qui seront exposés au paragraphe III.l, on a défini ces
conditions par l'examen des cartes topographiques et géologiques.
Les différents sites recensés ayant été définis, comme il a été expli¬
qué plus haut, par la "puissance moyenne brute", on a établi pour chacun d'en¬tre eux un schéma d'anénagement permettant de turbiner l'eau entre la prise
et la restitution définies sur carte.
Ce schéma correspond aux dispositions classiques d'une microcentrale
de moyenne et de haute chute (figure 1) et comprend
1°) Un ouvrage de prise sur la rivière, dont le but est de dériver l'eau vers
les installations de l'usine.
Compte tenu de la topographie très encaissée des rivières concernées ne
permettant la création de retenues d'eau importantes qu'au prix d'ouvrages
de grande hauteur et donc très coûteux, ces ouvrages ont été conçus pour
fonctionner au fil de l'eau, c'est à dire pour dériver les apports sans
les stocker au préalable. Cette disposition est d'ailleurs de loin le cas
le plus courant pour les microcentrales.
On notera que la création de mini-retenues permettant le stockage journa¬
lier destiné à turbiner de préférence pendant les heures de consommation de
pointe - par exemple, 9 h à 22 h, comme le montre la courbe de charge 1982
(figure 3) établie par EDF- n'est pas absolument impossible sur certains
sites caractérisés par le développement de larges terrasses alluviales,
A titre d'exemple, une rivière apportant à un certain moment da l'année un
débit de 800 l/s remplirait pendant les 11 heures creuses une retenue de
31.700 m3, permettant pendant les 13 heures de pointe, de turbiner un débit
de l'ordre de 1,5 m3/s. Un tel bassin pourrait être aménagé dans la terrasse
avec une profondeur de 2,5 m, les autres dimensions étant de l'ordre de
210 m X 60 m.
Son étanchéité serait garantie par la mise en place d'une membrane étanche.
Il présenterait cependant l'inconvénient majeur de condamner environ 1,3 ha
de terres en général cultivables, donc d'entraîner un impact socio-économique
assez lourd. Il n'a donc pas été étudié à ce stade des études .nais il devrait
être examiné plus en détail à un stade ultérieur sur les rares sites où il
serait physiquement envisageable.
Pour pouvoir supporter le passage des très fortes crues qui caractérisent
toutes les rivières de Guadeloupe, notamment lors des cyclones , les prises
sont submersibles, donc constituées en béton, et ont une structure ex¬
trêmement massive, destinée à leur conférer le poids le plus i.nportant pos¬
sible pour leur permettre de résister aux conditions de l'immersion.
STRUCTURES TYPES DUN AMENAGEMENT
DE MOYENNE ET HAUTE CHUTE
L'adduction se fait en conduite dans le cas des aménagements étudiés
/X/ Canal ou conduite//Wl v^de prise (f
Prise- /cJfâ
/ V >\/ ^¿>-^'"\
Dessableur ^C -5^^"^ _^
Rivière
y Passage d'un
W Thalweg
\ s
thalweg
i Canal ou conduite
Conduited'évacuation /ds l'eau IIen excès //
\ A\\ Il
^ \y/\\ ^Usine
\^ \ \j
\^ <^
r7-¿y>" vnamnra ae mise
Ja^TV charge
/r*Conduite forcée
W Massif /Z^ff /d'ancrage //^
á^ ,AyX\,\iifi^ électrique
-f^ZtZf'f^ ' î . * 1,1^
Z ~^
FIGURE 3 9A ANT. 016
- 15
Malgré leur faible hauteur, elles présentent donc des volumes de béton
importants avec l'inconvénient corollaire d'un prix élevé.
Elles doivent de plus être munies d'une profonde bêche à l'aval destinéed'une part à lutter contre les effets de l'érosion régressive, d'autre
part à augmenter la longueur des percolations à la base de l'ouvrage,
donc â se prémunir contre les effets de "renardage".
De telles prises sont bien connues en Guadeloupe où elles ont été en
général construites sous l'égide de la D.D.A. et elles sont toutes du
type "par en dessous" (cf. figure 4), c'est à dire que l'eau est dérivée
lors de son passage au-dessus du seuil en béton, tombant dans un canal
aménagé au sein même de la structure à partir duquel elle est évacuée
dans l'adduction. Ce système est le plus efficace dans toutes les rivières
à transports solides importants puisque la prise se situe au-dessus du
niveau supérieur d'envasement constitué par le niveau normal de la mini -
retenue, et il est donc généralisé en Guadeloupe.
2°) Un dessableur qui a pour rôle d'empêcher l'entrée des particules solides
dans les turbines, qu'elles détérioreraient. C'est un simple bassin, dont
la section, beaucoup plus large que celle de l'adduction, entraîne une
diminution de la vitesse de l'eau, donc la sédimentation des matériaux en
suspension.
Les dimensions sont calculées en fonction de la taille des matériaux que
l'on désire éliminer : dans le cadre de cette étude, on a pris le parti
de s'arrêter aux sables de diamètre 0,2 mm, limite inférieure qui sera
bien entendu à reconsidérer dans le cadre de chaque projet retenu.
La figure 5 schématise les dispositions d'un dessableur classique.
Le dessableur peut, en principe, être intercalé à n'importe quel endroit
dans le système d'adduction.
Il est préférable cependant de l'installer le plus en amont possible et les
schémas d'aménagement considérés ont été conçus avec dessablaga immédiate¬
ment après la prise en dessous du niveau des plus hautes eaux connues de la
rivière. L'ouvrage est alors en général muni d'un large seuil déversant,
dimensionné de façon à limiter automatiquement les débits entrant dans l'ad¬
duction â la valeur du débit d'équipement. Lorsque la topographie de la val¬
lée au voisinage de la prise na permettait l'implantation du dessableur
qu'au prix des fouilles onéreuses, les dimensions de celui-ci ont été rédui¬
tes, le complément de dessablage étant assuré dans la chambre de mise en
charge.
3°) Le système d'adduction constitué :
a - soit d'une conduite forcée sur toute la partie allant du dassableur à
la turbine. L'ensemble est alors en charge et doit être calculé pour
résister en chaque point à la pression statique ainsi qu'aux pressions
PRINCIPE D'UNE PRISE PAR EN DESSOUS
- COUPE SCHÉMATIQUE -
.Grille
A^\1^/A.*.Y/K
''-'\V^/\WAXV/A,W/,^
FIGURE 4 84 ANT 016
DISPOSITIONS CLASSIQUES DUN DESSABLEUR
Canal ouconduited'amenée
Transition
Vannes d'admission
Canal direct
Adduction
Vanne de purge
FIGURE S 84 ANT. 016
16 -
transitaires dues à des conditions de variations rapide de l'écoule¬
ment ("coup de bélier"). Pour remplir ces conditions, la conduite
doit être en fonte, et pour les vitesses les plus importantes - déni¬
vellations de plusieurs centaines de mètres sur de courtes longueurs
en acier.
C'est une disposition retenue dans tous les aménagements classiques,
mais elle possède l'inconvénient d'un prix élevé.
b - soit d'un ensembl-e adduction gravitaire, chambre de mise en charge
conduite forcée :
. la chambre de mise en charge, bassin où l'eau est mise à l'air libre
donc à la pression atmosphérique, constitue 1 'entonnement de la con¬
duite forcée, qui est donc limitée à la partie aval de l'adduction.
Grâce à son déversoir, elle évacue l'excès d'eau, provoqué par exem¬
ple par une fermeture rapide de la turbine et évite donc la mise en
charge de toute la partie amont de l'adduction. Elle peut être di¬
mensionnée pour servir de dessableur supplémentaire. La figure 6 en
montre les dispositions classiques.
. L'adduction gravitaire est constituée dans le cas le plus simple par
un canal dont Ta pente est établie à la valeur minimale nécessaire
pour provoquer le transport de l'eau depuis la prise jusqu'à la cham¬
bre de mise en charge.
Dans le cadre de cette étude, en considérant . d'une part 1 ¡exis¬
tence de nombreuses plantations et routes, d'autre part l'im¬
portance des frais nécessités par l'entretien d'un canal à ciel ou¬
vert, on a préféré des conduites enterrées dimensionnées de façon
â ce que .la pente soit la plu-» faible.possible, sans p-^ar autantaffecter les hauteurs de chute brute qui , pour les aménagements
étudiés sont "moyennes" - 15 à 80 m. On s'est donc fixé des pentes
de 1,5 à 3 m par km de conduite avec, exceptionnellement, dans le cas
de gros débits des valeurs de 5 m au km.
Le matériau constituant peut être très varié : le béton armé préfa¬
briqué, le polyethylene renforcé,sont d'un coût sensiblement
moins cher que la fonte.
Le polyethylene renforcé a souvent été préféré, malgré son prix plus
élevé que le béton car il présente le double avantage :
- d'un poids beaucoup moins important, donc d'une maniabilité bien
supérieure lors de la mise en place
- de pertes de charges plus faibles, à diamètre et pente égales.
De plus, sa bonne résistance aux pressions internes - 3 bars au mi¬
nimum permet de l'utiliser dans les tronçons où la topographie con¬
traint à de courts passages en charge.
* / » »
DISPOSITIONS CLASSIQUES DUNE CHAMBRE
DE MISE EN CHARGE
(cas où cette dernière joue ie rôle de dessableur supplémentaire)
1. canal ou conduit* d'adduction
2. transition
3* bassin da lédimeatation
4. déversoir
5. canal d'évacuation du trop plaio
6. vanna de purge
canal ou conduite d'êvactiation
du trop plain
8. conduite forée.
FIGURE 6 84 ANl 016
- 17
Les progrès récents dans l'industrie de ce matériau semblent par
ailleurs avoir remédié à l'inconvénient qui lui était reproché :
une certaine instabilité dans le temps.
On notera enfin que l'éventualité d'une adduction en tunnel n'a
pas été envisagée, pour des raisons de coût, sans commune mesure
avec la taille modeste de ces aménagements.
. la conduite forcée : voit sa longueur considérablement réduite par
rapport à la solution 1, ce qui présente un avantage économique :
- direct par la réduction concomitante de la longueur du tronçon
utilisant un matériau â coût élevé - fonte ou acier -
- indirect par la diminution du "temps de réponse" de l'adduction,
proportionnel à la longueur du tronçon en charge, donc de l'impor¬
tance de la régulation de la vitesse de la turbine, nécessaire
au maintien de la constance de la fréquence du courant produit.
Le choix de son diamètre doit résulter d'une optimisation économique
entre le coût du matériel et l'importance des pertes de charge en¬
traînant une diminution de l'énergie produite.
Au cours de cette étude préliminaire, on s'est fixé une perte de
charge maximale de l'ordre de 10 mètres au kilomètre.
Le système d'adduction du type 2 est sensiblement plus économique
que celui, plus classique du type 1. Il a été retenu pour tous les
aménagements envisagés, â l'exception de celui de Vieux Habitants
et de la Grande Rivière de Capesterre où le fort diamètre des con¬
duites - 1,4 m -,conséquence du fort débit transité, a contraint
à utiliser de la fonte.
4°) Une usine hydro-électrique : où s'effectue la transformation de l'énergie
hydraulique en énergie mécanique (turbinage) puis en énergie électrique.
La disposition générale d'une telle usine est montrée, à titre d'exemple,
sur la figure 7. Elle comprend :
1 - 1 a_t^rbi neje^l^-niême , fonctionnant sous une charge nette, correspon¬
dant, "cfans le système d'adduction choisi, à la hauteur brute existantentre la chambre de mise en charge et l'usine, diminuée des pertes de
charge dans la conduite forcée.
Pour les aménagements envisagés, ces hauteurs sont comprises entre 15
et 70 m, représentant des moyennes chutes qui sont le domaine des tur¬
bines Francis simples comme le montre la figure 8, tirée d'une docu¬
mentation NEYRPIC.
USINE HYDROELECTRIQUE TYPE POUR MICROCENTRALE
CT-K
Tableau decontrôle
Transformateur
A
I
.1 .|- - .:-i|J;i--H: ! -:r»' ! -:
TT TJ
2 C
cn~
D c
oo
oo l..o.xâTurbine
r^a^iQ'^'y.,^ /^r/^é^ff » *.'A'/
7T77'77T'777/~7TTy,^^Xi_
/Canal de fuite
"inflr> ntrifteaie m i^aiiiirtii
-Génératrice
. I
COUPE A-A
eoo
a
HtTab leau de jt-
controle p
Transformateur
Génératri mTaitaine'
-CT^
mzzy(
j-'^rr-^r Ukk^
PLAN
FIGURE 7 84 ANT. 016
CHOIX DU TYPE DE TURBINE100
(d'après document Neyrpic)
FREQUENCE: 50 HZ
TURBINE FRANCISDOUBLE
TURBINE KAPLANyiffiu
TURBINEPEJ.TOIÍ
. 2 JETS
TURBINE FRANCIS
I t ' / IV /\ i\ \l\\\\
TURBINE PELTON
FIGURE $100 10Ö0
84 A NI 015
18
Les turbines FRANCIS sont utilisées pour des chutes moyennes allant
de 15-20 m à 100-150 m. Pour les machines de faible puissance, l'axe
du groupe est, en général, horizontal et la roue située au-dessus du
niveau aval, si l'altitude de la centrale n'est pas trop élevée.
La distance verticale entre la roue et le niveau aval minimum est ap¬
pelée hauteur d'aspiration Hs, et est fixée par les conditions de
cavitation.
La roue commence à "caviter" lorsque, en un point, la prassion absolue
atteint la tension de vapeur saturante de l'eau. Cette tension variant
avec la température et la pression atmosphérique, le calage de la roue,
par rapport au niveau aval sera, en particulier, conditionné par l'ai-'
titude de la centrale,
La turbine est constituée par une bâche spirale d'amenée d'eau, un
distributeur dont les directrices orientables guident l'eau, sur, la
roue et permettent un réglage du débit, une roue à aubes fixes, un
coude et un aspirateur plongeant dans le bief aval,
La figure 9 montre les dispositions et les dimensions d'une turbine
Francis, dans l'un des cas étudiés. Le rendement d'une turbine Fran¬
cis est très bon, supérieur à 0,85 au voisinage de la puissance nomi¬
nale, mais il est très sensible aux débits transitant, et ce qui cons¬
titue un inconvénient dans le cas des rivières de Guadeloupe, où les
débits disponibles varient notablement en cours d'année. C'est pour
y remédier que l'on a choisi un type où l'ouverture est réglable auto¬
matiquement en fonction du débit dérivé, l'inclinaison das directri¬
ces étant, par l'intermédiaire du cercle de vannage, solidaire du ni¬
veau du plan d'eau amont, de façon à maintenir de bonne plages de ren¬
dement. On notera cependant que ce rendement tombe aux environs de 0,6
pour des débits correspondant à 25 % du débit nominal de la turbine,
et que le rendement devient négligeable à '20 % de ce débit nominal,
ce qui conduit alors à fermer la turbine.
Immédiatement en amont de la turbine, la conduite forcée est en géné¬
ral munie d'une vanne de garde, dont les fonctions sont les suivantes :
. organe de sectionnement, permettant d'isoler de façon étanche la
turbine de sa conduite d'alimentation pour travaux de visite ou
d'entretien,
. organe de sécurité, autoclave, pouvant fermer automatiquement sous
l'action de détecteurs de sécurité, en coupant le débit maximum pos¬
sible de l'installation et arrêter la turbine en cas da non fonction¬
nement de ses dispositifs de contrôle habituels.
Le robinet de type papillon utilisable normalement pour les chutes
inférieures à 150 m environ est, par excellence, un robinet de concep¬
tion économique et de faible encombrement.
./.
SCHEMA TYPE DUNE TURBINE FRANCIS
Cas Ue Petite Rivière ;t Goyaves uu Moreau
Hauteur de chute nette=38in
Débit nominal = l.i m^/s
Puissance aux bornes
de l'alternateur = 345 KW
Vitesse de révolution = 1 000 t/min
Bache spirale vannage à ressorts
accouplement direct à la génératrice
Niveau aval i
Alter nateur Turbine
FIGURE 9 84 ANT. 016
- 19
Quel que soit le type de robinet, la manoeuvre est généralement
assurée :
, soit par un servomoteur double effet,
, soit par un contrepoids pour la fermeture et un vérin hydraulique
simple effet pour l'ouverture.
L'huile sous pression provient, en général, du bac de régulation.
En fermeture, le vérin mis à l'évacuation fonctionne en dash-pot et
limite la vitesse de fermeture du robinet.
2 - Le__gépêrateur_ qui est, dans le cas de raccordement au réseau, cons
titué le pTus souvent par une £ejié£a_ti_ce_a¿ynch^r£n£, solution laplus rustique et la moins onéreuse.
Dans le cas de réseau isolé, on devra cependant avoir recours à un
¿l_te_rnait£U£ ¿yn_c]i^r£n£, en raison de la nécessité de fournir une ten¬
sion constante.
3 - J,e_s^s t_ë]Tie_d£ £é^u2ajbi on _de ^i^e^se^ : pour des réseaux isolés, la
fréquence de courant éTë'ctrique produit doit être maintenue constan¬te, et il importe donc que la vitesse de révolution de la turbine le
soit également. Cette régulation est assurée en partie la régulation
de débit prévue dans le cadre de cette étude, mais il faut lui assurer
un dispositif supplémentaire constitué soit par un volant d'inertie
agissant sur l'arbre de la Coulisse, soit par des résistances élec¬
triques venant s'ajouter ou se retrancher au couple résistant.
Ce dernier système, plus élégant et plus économique, était limité jus¬
qu'ici aux puissances inférieures à 100 kilowatts, mais il a été éten¬
du tout récemment à des puissances pouvant atteindre 300 à 400 kilo¬
watts.
Pour un raccordement au réseau général, qui est le seul cas étudié
dans le cadre de ce document, la régulation de fréquence est assurée
par le réseau lui-même, et ces installations ne son* donc pas néces-'
sai res.
4 - le transformateur de puissance nécessaire pour le raccordement au
réseau moyenne tension - 20 KV -, lorsque la puissance est supérieure
à 100 kilowatts.
5 " l'l'l!l°i'^£ ¿^ co^njtrôle^ ^es £qjji£emejits_ £l£Ct^rj_qjje¿ comportant notammentl'organe de "HécoupTage dis groupes au réseau, l'organe de protectionà la tension du réseau, les relais et condensateurs normalisés par EDF.
Le transformateur de tension et de courant pour les comptages et les
protections.
20 -
J[e_c¿n¿l_de_ jfuj_t£ : en général à ciel ouvert, et de faible longueur -
quelques dizaines de mètres au maximum dans les cas étudiés - permet¬
tant la restitution de l'eau turbinée à la rivière.
5°) la ligne de raccordement au réseau qui pourra être basse tension dans
le cas d'un réseau isolé ou de connection avec le réseau général lors¬
que la puissance de l'usine est inférieure à 100 kilowatts, mais qui devra-
être moyenne tension dans tous les cas étudiés dans ce document.
X
X X
II 1.2 - Premiëre_séleçtigQ_d||_amén|gem|nt|
Après avoir représenté sur carte, et selon les principes exposés au
paragraphe précédent, les éléments constitutifs de chacun des aménagements re¬
censés - cf. figure - on a procédé à une analyse critique qualitative pre¬
nant en considération :
- les conditions d'accessibilité à ces différents éléments :
Les longues pistes d'accès en montagne représentent un poste proportionnelle¬
ment très important dans le coût de ces micro-centrales et l'expérience mon¬
tre qu'elles suffisent en général à les' condamner. On a donc privilégié les
sites où la prise et l'usine se situeraient à de faibles distances - en géné¬
ral moins de 500 m - des pistes existantes carossables.
- l'interférence éventuelle avec les aménagements hydroélectriques projetés
par DAFECO
- la "puissance moyenne brute disponible" définie comme le produit du débit
moyen disponible et de la hauteur de chute résultant des dispositions expo¬
sées plus haut. On n'a retenu que les sites de puissance moyenne brute supé¬
rieure à 200 kw,
- les conditions géologiques et géotechniques existent à l'emplacement des
différents éléments de chacun des aménagements. Ces conditions ont été ap¬
préciées, en particulier depuis les résultats d'une enc|uête détaillée auprès
du géologue du B.R.G.i^i.
- Gas considérations d'environnement. A ce stade, on n'a pas retenu :
, les ai'ianageifiGnts dont les installations auraient un impact trop direct
sur les agglomérations : Beaugendre 2, Vieux Habitants 4.
21
. les aménagements se répétant sur une même rivière.
- Dans le cas de la rivière de Vieux Habitants, déjà concernée par le projet
EDF amont, on n'a retenu que le projet de Vieux Habitants 2, dérivant l'eau
sur une longueur de 1000 mètres, malgré l'intérêt économique certain présen¬
té par Vieux Habitants 1, Vieux Habitants 3, ou mieux encore un projet VieuxHabitants (1) + (2),
De plus, on s'est efforcé de constituer un échantillon des sites-types
destiné à couvrir le domaine de variations des paramètres fondamentaux d'unemicro-centrale de moyenne chute à savoir débit d'équipement, hauteur de chute,"
pente moyenne de la rivière et longueur de l'adduction.
Les sites sont au nombre de 14, présentés en annexe 4, et pour lesquels le ta¬
bleau ci-dessous récapitule les valeurs des 4 paramètres fondamentaux.