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)