Kaplan DF (Dit aussi SR)
Directrices Fixes / Simple Réglage
Kaplan Hélice
Pales et directrices sont réglables
en fonctionnement
Seules les pales sont réglables en
fonctionnement
Aucun réglage possible en
fonctionnement
Complément sur les implantations possibles
Verticale en chambre d’eau ouverte
Verticale en chambre d’eau fermée
Axiale inclinée
Axiales en siphon
Kaplan DR Kaplan DF Kaplan Hélice
Exemple turbine WATEC
37kW, H=1,5m, Q=2,82m3/s
Exemple turbine ANDRITZ mini
22+9=31kW, H=2,7m, Q=1,6m3/s
Exemple turbine Turbiwatt
9+9=18 kW, H=1,8m, Q=1,4m3/s
3.3. Réglage du débit turbiné
Kaplan DR Kaplan DF Kaplan Hélice
Variation de l’angle d’inclinaison des
directrices et des pales
Variation de l’angle d’inclinaison
des pales
Débit absorbé fixe
Rendement très bon sur une très large
plage de débit
Trés bon rendement mais qui
diminue lorsque l’on réduit le débit
turbiné
Utilisation de 2 turbines
dimensionnées pour absorber 1/3
et 2/3 du débit
Utilisation d’un variateur de
vitesse possible
Le rendement s’écroule si le débit
n’est pas celui prévu au réglage
initial
Utilisation de plusieurs turbines
en // comme seule solution avec
possibilité de fermer l’admission de
chacun.
L’utilisation d’une turbine hélice suppose un débit constant et donc un moulin dérivant un débit très inférieur
au module de la rivière.
3.4. Vitesse de rotation
La vitesse nominale de rotation d’une kaplan est généralement de plusieurs centaines de tours par minute ce qui
permet de ne pas utiliser de multiplicateur de vitesse mais de n’utiliser qu’une simple courroie ou même parfois
un entraînement direct.
La vitesse de rotation élevée permet d’éviter d’avoir des couples trop importants à transmettre.
3.5. Ichtycompatibilité
Les moulins équipés de turbines ne sont considérée comme ichtyophile qu’a condition d’installer une grille fine
et une goulotte de dévalaison en amont de la chambre d’eau.
3.6. Passage des flottants
Les turbines acceptent mal le passage de flottant. L’utilisation d’une grille fine est obligatoire et son bon
dimensionnement est important afin de minimiser les pertes de charges. L’utilisation d’un degrilleur performant
est essentiel et l’évacuation des dégrillats doit être prise en compte.
3.7. Chaine d’énergie
La chaine d’énergie est extrêmement simple ce qui participe à l’excellent rendement global des kaplan.
La vitesse élevée permet un entrainement direct (ou avec une simple courroie) de la génératrice et le courant
peut être directement injecté au réseau sans transformation.
3.8. Exemple du moulin de Chassy (Kaplan DR)
Constructeur : WATEC Débits turbinés: 3,6 m³/s
Puissance : 69,1kW Chute : 2,4 m
4. Comparaison Vis / Kaplan
Vis Hydrodynamique VS Kaplan
Rendement complet Vis : bon rendement
Kaplan (+) : Excellent rendement
(grâce à la vitesse de rotation élevée + réglage du débit mécanique)
Plage de fonctionnement Vis : Bon rendement sur l’ensemble de la plage des débits
Kaplan : Bon rendement sur l’ensemble de la plage des débits par
l’emploi d’une Kaplan DR ou d’un cumul de plusieurs Kaplans DF (en
1/3 – 2/3 par exemple)
Kaplan Helice (-) : Pas de flexibilité donc impossible de courvir
correctement une plage de débit importante
GC Vis : Peu de travaux de GC nécessaires car pas de chambre d’eau à
construire
Kaplan DR (-) : en très basse chute (<1,5m), pas de kaplan DR sous
bâche, obligation de construction d’une chambre d’eau spirale en
béton.
Kaplan DF : Peu de travaux de GC necessaires pour des kapan Helice
ou DF existantes mais nécessité d’avoir alors plusieurs machines
pour couvrir une large plage de débit.
Grille et Dégrilleur Vis (+) : La vis est tolérante au passage de flottants, grille a
espacement large et dégrilleur inutile selon présence sur site.
Kaplan : Grille fine et dégrilleur nécessaire
Dévalaison Vis : Considéré Ichtiocompatible par l’administration, aucune
obligation
Kaplan : Grille fine et goulotte avec débit de dévalaison
généralement imposés
Fiabilité Vis : Technologie relativement récente mais réputée fiable si bien
construite
Kaplan DR : Technologie fiable malgrés le grand nombre de pieces
en mouvement
Kaplan DF : Technologie fiable, moins de pièces en mouvement que
sur une kaplan DR
L’utilisation de 2 machines en // permet en outre en cas de panne
de garder une production.
Allure / Nuisances Vis(-) : mécanisme visible, avantage didactique mais qui peut être
considéré comme disgracieux. Bruyant.
Kaplan : Très bonne intégration des installations dans l’existant,
respect de l’allure historique des bâtiments
Entretien mécanique Vis : mécanique simple mais lourde et soumise à l’air tenue dans
le temps ? moyens de manutention ?
Kaplan DR : mécanique complexe mais immergée et abritée fiable
dans le temps mais compétences mécaniques spécifiques.
En résumé :
- La vis est la favori des administrations pour son caractère ichtyophile bien qu’une kaplan avec grille fine
et dévalaison soit également conforme
- La vis minimise la problématique de gestion des dégrillats qu’impose parfois l’administration
- La vis est peu sensible aux remontées aval en cas de crues
- La Vis est plus bruyante qu’une kaplan
- La Kaplan DR est techniquement la machine qui permet d’exploiter au mieux un site mais sa fabrication
et son installation « sur-mesure » la rend coûteuse en GC.
- La Kaplan DF peut être un compromis très intéressant par sa simplicité et les offres « standardisées »
existantes
- La Kaplan Helice est pertinente uniquement en paralelle d’une autre technologie ou dans le cas de
configurations précises avec débit constant. Sa simplicité et la rend compétitive.
5. Les tarifs des turbines/vis Entreprise consultée (date) Technologie Débit Chute Prix (HT)
Elléo (2017) Vis 1,5m3/s 1,4m 127keuros
Rehart (2017) Vis 1,5m3/s 1,4m 118keuros
Er3i/Landi(2018) Vis 2m3/s 1,4m 157keuros
Watec (2018) Kaplan DR 1,78m3/s 1,6m 100keuros
Andritz (2018) Kaplan DF 1,26m3/s 1,7m 90keuros
Andritz (2018) Kaplan DF 0,86m3/s 1,7m 84keuros
Ces tarifs incluent l’ensemble électromécanique et son contrôle commande hors transport et montage.
6. Les constructeurs / installateurs
Constructeurs VIS
Spaans-Babcock, Wamgroup-Roncuzzi, Andritz, Elléo, Rehart, Landustrie, Ritz-atro
Constructeurs Turbines
Watec, Turbiwatt, Andritz, Fugu, Powerpal
Installateurs / maitres d’oeuvre
Er3i (Wamgroup-Roncuzzi)
