Oui, à condition que la machine soit configurée et approuvée pour un service moteur hydraulique. L'eau passe d'une pression plus élevée à plus basse et fait tourner les rotors ; l'arbre entraîne alors un générateur. L'énergie vient de l'alimentation en eau, pas de la pompe elle-même.
La question pratique est de savoir combien de pression vous pouvez récupérer tout en délivrant encore le débit et la pression dont le procédé aval a besoin. Une alimentation par gravité peut avoir de la hauteur à épargner. Un circuit pompé nécessite un calcul différent car vous devez compter l'électricité utilisée pour créer cette pression.
| Situation | Quoi établir |
|---|---|
| Alimentation en eau par gravité | Hauteur et débit disponibles sur l'année, après pertes de tuyauterie et exigence de pression aval. |
| Point de réduction de pression existant | La pression qui peut être récupérée sans compromettre la livraison d'eau, le contrôle de procédé ou la continuité d'alimentation. |
| Circuit de procédé ou d'essai pompé | Le bilan énergétique net : la récupération peut réduire les pertes, mais ne transforme pas le circuit en source d'énergie excédentaire. |
Évaluez la machine en service générateur. Le transfert de liquide réversible et la production d'énergie hydraulique sont des exigences d'exploitation différentes.
1. Combien de pression pouvez-vous récupérer ?
Dans un système par gravité, l'élévation fournit l'énergie hydraulique. Dans un réseau sous pression, identifiez pourquoi la pression est disponible au point de récupération proposé. Si une pompe amont crée cette pression, incluez sa consommation d'électricité dans le bilan du système. Ajouter une pompe uniquement pour entraîner un générateur introduit des pertes plutôt que de créer de la puissance nette.
Une vanne de réduction de pression est un endroit utile à investiguer car la pression y est déjà réduite. Cependant, la pression d'entrée complète n'est pas automatiquement disponible pour la génération. Réservez la pression nécessaire au procédé aval, y compris toute montée d'élévation, et prévoyez les pertes dans les raccordements proposés. Utilisez des enregistrements simultanés de débit et de pression plutôt que de combiner des maximums sans rapport.
Pour la relation générale entre débit d'eau, hauteur et génération, voir l'aperçu du gouvernement britannique sur l'énergie hydroélectrique.
2. Comment une machine à lobes rotatifs entraîne un générateur
En service de pompage, l'entraînement fournit la puissance d'arbre pour déplacer le liquide contre une différence de pression. En service moteur hydraulique, le liquide entraîné par la pression fournit le couple d'arbre à la place. L'arbre peut alors entraîner un générateur via un dispositif sélectionné pour cette plage d'exploitation.
Demandez au fournisseur d'équipement de confirmer l'adéquation en service moteur ou générateur : pression admissible aux deux orifices, vitesse et couple, charge d'arbre, garnitures, lubrification et matériaux. Demandez des données de rendement pour ce mode d'exploitation. Une courbe de pompe, une plaque signalétique de moteur ou une affirmation que la pompe peut transférer le liquide dans les deux sens est insuffisante pour une proposition de génération.
Le principe de pompage explique le cycle de déplacement. Le guide de débit réversible concerne le transfert de liquide entraîné ; inverser un entraînement n'est pas une procédure de conversion pour un système de génération.
3. Ce que montrent les exemples Welsh Water et Vogelsang
Un rapport rédigé par un fournisseur dans Pumps & Systems décrit une installation de traitement Welsh Water avec une alimentation en eau brute par gravité. Une machine à lobes rotatifs et un générateur ont récupéré de l'énergie tout en maintenant la pression de sortie nécessaire pour alimenter un réservoir de traitement surélevé. Le rapport décrit aussi le contrôle de débit et les dispositions pour un arrêt contrôlé pendant une interruption de réseau.
Lisez le rapport original Renewable Power with Rotary Lobe Pumps, coécrit par le représentant Vogelsang Marino Curati. C'est un exemple de projet externe, pas une installation YANESS ni une garantie de performance pour un autre site.
Vogelsang décrit aussi des générateurs à lobes rotatifs récupérant l'énergie hydraulique sur ses bancs d'essai de pompe. L'électricité récupérée réalimente l'entraînement d'essai. C'est une récupération d'énergie dans un circuit alimenté, une source d'énergie différente de l'hydraulique par gravité.
Voir Vogelsang THINK RED, édition 3, PDF page 14. Dans les deux cas, demandez des données de service générateur pour la machine que vous envisagez.
4. Estimer la puissance hydraulique avant la sortie électrique
Pour un liquide incompressible, la puissance hydraulique disponible à travers la machine de récupération est la chute de pression multipliée par le débit volumétrique : P = Δp × Q. Avec Δp en bar et Q en m³/h, le résultat en kilowatts est P_hydraulic = Δp × Q ÷ 36. Utilisez la chute de pression disponible à travers la machine, pas toute la pression d'alimentation.
Pour un calcul d'eau basé sur la hauteur, P_hydraulic = ρ × g × Q × H, avec la densité en kg/m³, Q en m³/s, H en mètres, et g environ 9.81 m/s² ; le résultat est en watts. H doit être la hauteur nette à travers la machine. Lorsque les sections de mesure diffèrent en élévation ou en vitesse, incluez ces termes pour établir la hauteur nette. Ne comptez pas les pertes de tuyauterie deux fois et ne mélangez pas mètres de hauteur avec bar.
Si les auxiliaires du projet consommaient ensuite un 0.20 kW assumé, la sortie nette serait de 3.80 kW. À cette même sortie nette pour 4,000 heures d'exploitation assumées, l'énergie annuelle récupérée serait de 15,200 kWh. La sortie réelle change avec le débit, la pression, le rendement et les arrêts : calculez sur le profil d'exploitation et séparez la consommation sur site de tout export autorisé.
5. Garder la livraison d'eau et le contrôle électrique dans la conception
La récupération d'énergie doit s'inscrire dans le service de livraison d'eau d'origine. Définissez la pression aval minimale et le débit requis, y compris les périodes où la génération est indisponible. Faites établir par le concepteur du système les dispositifs de bypass ou de contrôle de pression, l'isolation, et la réponse à une machine bloquée ou arrêtée. Ne retirez pas une vanne de réduction de pression sans une conception hydraulique coordonnée.
La conception électrique doit aussi traiter ce qui se passe lorsque le générateur perd sa charge ou que le réseau se déconnecte. Demandez comment la vitesse est limitée, les transitoires hydrauliques sont gérés, et le système atteint un état d'arrêt contrôlé ou de bypass. Le choix du générateur, l'électronique de puissance régénérative, la protection et tout raccordement au réseau nécessitent un examen pour l'installation proposée ; un moteur et un VFD standard ne constituent pas automatiquement un ensemble de génération complet.
Examinez la qualité du liquide, les solides abrasifs, la marge de cavitation, les conditions de garniture et les limites de pression aux deux orifices. Incluez le nettoyage, l'accès pour l'entretien et toute exigence de contact avec l'eau potable le cas échéant. Comparez la plage d'exploitation supportée et les coûts de cycle de vie avec d'autres turbines ou dispositifs de récupération de pression adaptés avant de sélectionner une solution à lobes rotatifs.
6. Quoi envoyer pour un examen de projet
Partez d'un schéma de débit annoté montrant la source d'eau, les changements d'élévation, le point de récupération proposé, la vanne de contrôle de pression existante, les bypass et la destination aval. Indiquez si la source est par gravité ou pompée, et identifiez quelles lectures de débit et de pression ont été enregistrées ensemble.
- Profil hydraulique : débit minimum, normal et maximum ; pressions d'entrée et de sortie à la machine proposée ; pression aval requise ; emplacements de mesure ; et heures d'exploitation ou enregistrements saisonniers.
- Conditions du liquide : température, densité, solides et grit, chimie, et toute exigence de qualité d'eau ou de matériaux en contact.
- Destination électrique : tension et fréquence d'alimentation, charges sur site, générateur ou convertisseur proposé, et si l'export est prévu.
- Contraintes d'exploitation : continuité d'alimentation, réponse à la perte de charge, dispositif de bypass/contrôle existant, espace disponible et accès pour l'entretien.
Convenez qui est responsable de la machine, des commandes hydrauliques et de l'équipement électrique avant de comparer les propositions. Demandez à chaque fournisseur d'indiquer la plage d'exploitation, la sortie attendue et ce qui est inclus dans son périmètre.
