La hauteur de chute

Hauteur de chute
Figure 2 : Hauteur de chute : (Microsystèmes hydroélectriques, Guide de l’acheteur. RNCan.

C’est la distance verticale en mètres entre le niveau de pénétration de l’eau dans le système et le niveau de départ de l’eau de la turbine. Une valeur minimale de 1 m (3 pi) est généralement considérée pour qu’une installation devienne intéressante.

Vous pouvez faire appel à un arpenteur pour avoir une mesure précise de la hauteur de chute. Il est néanmoins possible de faire une estimation préliminaire de façon rapide et moins coûteuse. Selon la situation, on choisira les méthodes adaptées au terrain pour avoir la mesure la plus précise possible. La précision de cette mesure étant très importante pour la conception et l’établissement des coûts du système, il est conseillé de répéter plusieurs fois la méthode retenue et également d’utiliser plusieurs méthodes pour pouvoir recouper les résultats et retenir la valeur la plus représentative. Voici un éventail des méthodes disponibles.

  • Cartes. On peut consulter des cartes topographiques pour faire une estimation approximative de la hauteur de chute. On préfèrera bien sûr les cartes les plus détaillées, et avec la plus petite échelle possible pour avoir une plus grande résolution du relief (< 1/ 20 000 est préférable). De telles cartes peuvent être trouvées de différentes façons et il vous sera sans doute utile de déterminer votre numéro de référence de carte pour une recherche plus rapide. On peut notamment utiliser cette méthode estimative à l’origine d’un projet, pour sélectionner la zone d’implantation la plus judicieuse sur un terrain de superficie importante par exemple.
  • Exploitation des mesures de l'inclinomètre, Microsystèmes hydroélectriques
    Figure 3 : Exploitation des mesures de l'inclinomètre (Microsystèmes hydroélectriques, Guide de l’acheteur. RNCan.
    Manomètre. Cette méthode est la meilleure des méthodes simples. Il vous faudra un tuyau en plastique, flexible ou non, et un manomètre. On remplit d’eau le tuyau et on le place sur la pente dont on veut calculer la hauteur. Avec le manomètre, on mesure la pression statique de l’eau et on la convertit en hauteur de chute considérant qu’à chaque 9,8 kPa correspond un dénivelé de 1 m (1 lb/po² = 2,31 pi).  Pour les hauteurs de chute élevées à mesurer, cette méthode reste très pratique car on peut la renouveler plusieurs fois sur la pente et additionner les valeurs obtenues.
  • Inclinomètre ou niveau d’Abney. Cet instrument permet de mesurer l’angle d’inclinaison d’une pente et d’en déduire la hauteur. Cette mesure peut être précise si elle est bien réalisée, et s’adapte bien à des hauteurs importantes.
  • Méthode simple pour faible hauteur et pente abrupte
    Figure 4 : Méthode simple pour faible hauteur et pente abrupte (Microsystèmes hydroélectriques, Guide de l’acheteur. RNCan.
    Niveau à lunette fixe et théodolite. C’est l’outil le plus couramment utilisé mais il doit l’être par des opérateurs d’expérience pour le réglage du niveau. Cette mesure consiste à viser avec l’appareil une mire tenue par une autre personne, et de déduire de la mesure d’angle la hauteur de la pente.
  • Tube d’eau et tige. Cette méthode précise pour la mesure de faibles hauteurs de chute repose sur le principe des vases communicants. Elle est simple et peu coûteuse à réaliser. Pour les pentes abruptes, on peut utiliser une simple planche de bois avec un niveau à bulle et un mètre pour calculer précisément la hauteur.
  • Altimètre. Cette méthode approximative peut être utile pour les études de préfaisabilité et pour des sites à hauteur de chute élevée. Elle consiste à mesurer la pression atmosphérique, et à considérer qu’une variation de 9 mm dans la colonne de mercure correspond à une différence de niveau de 100 m (il faut cependant tenir compte des fluctuations des conditions atmosphériques de pression).

Le facteur d’efficacité

Sans tenir compte du facteur d’efficacité (c’est-à-dire en le prenant égal à 1), le calcul effectué donnerait le potentiel physique théorique. C’est sans compter que l’on a dans tout le système hydroélectrique de nombreuses pertes dues au réseau, à l’efficacité des équipements ou encore liées à la conversion de l’énergie. On a typiquement une efficacité des turbines proche de 80 %, ainsi que des pertes de charge par frottement dans la conduite forcée entre 5 et 10 %. Ainsi, le facteur d’efficacité global d’un système micro-hydroélectrique variera généralement entre 50 et 70 %. On pourra alors utiliser un facteur d’efficacité de 0,5 pour les petits systèmes (< 10 kW) et un facteur d’efficacité de 0,7 pour les plus grands systèmes (> 10kW).