Tout exploitant hydroélectrique connaît ce bruit. La tonalité du son de la turbine change : une légère irrégularité apparaît dans ce qui devrait être une rotation régulière. Cette irrégularité est causée par des débris qui traversent la prise d'eau et frappent les aubes de la roue à grande vitesse. Un seul fragment de branche passant par un injecteur Pelton peut creuser la surface d'un auget dont l'usinage a demandé des semaines. Une seule saison de sédiments fins à travers une roue Francis peut réduire le rendement de 2–5 %, et la perte subsiste jusqu'à la révision suivante [1][2].
La grille de prise d'eau est la première et la plus critique ligne de défense entre la rivière et votre turbine. Pour les centrales hydroélectriques de moyenne et haute chute, les grilles Coanda sont devenues la technologie de prise d'eau dominante dans plus de 40 centrales hydroélectriques européennes : elles remplacent les grilles à barreaux, les grilles à barres tombantes et les prises d'eau tyroliennes qui exigeaient un nettoyage manuel constant et laissaient malgré tout passer des débris dommageables [3][4].
Ce guide explique comment les grilles Coanda protègent les turbines hydroélectriques, quels types de turbines en profitent le plus, et comment évaluer si une prise d'eau Coanda convient à votre centrale.
Sommaire
- Le problème des débris en hydroélectricité
- Comment les grilles Coanda le résolvent
- Les technologies de prise d'eau traditionnelles et leurs limites
- Adapter la conception de la grille au type de turbine
- Perte de charge : la contrainte de conception critique
- Conformité en matière de protection des poissons pour l'hydroélectricité
- Climat froid et considérations saisonnières
- Performances sur les sites en exploitation : études de cas européennes
- Quand NE PAS utiliser une grille Coanda en hydroélectricité
- Le processus de conception des grilles hydroélectriques ADENCO
- Questions fréquentes
- Références
Le problème des débris en hydroélectricité
L'eau de rivière transporte tout ce qui est entraîné depuis le bassin versant : feuilles, brindilles, branches, plastiques, sédiments, algues et, lors des crues, des matériaux allant des graviers aux troncs d'arbres entiers. Ces débris créent trois problèmes distincts pour l'exploitation hydroélectrique :
1. Dommages directs à la turbine (dommages par corps étrangers : FOD)
Les débris durs qui atteignent la turbine causent des dommages mécaniques aux aubes de la roue, aux directrices, aux injecteurs et aux joints. Les dommages par corps étrangers coûteraient au secteur hydroélectrique mondial des milliards de dollars par an en équipements endommagés, en rendement réduit et en arrêts imprévus [1][5]. Un seul fragment de branche passant par un injecteur Pelton peut creuser la surface de l'auget et imposer un réusinage. Une pierre traversant une roue Francis peut ébrécher le bord d'attaque d'une aube et déclencher une cavitation qui accélère encore l'érosion.
2. Érosion par les sédiments (usure abrasive)
Les sédiments fins (en particulier le sable quartzeux, dont la dureté Mohs est de 7) agissent comme un abrasif liquide à l'intérieur de la turbine. Des travaux menés à la centrale hydroélectrique de Maneri Bhali-II ont documenté une baisse de rendement de 4,97 % due à l'abrasion par les sédiments, tandis que la centrale de Chilime (22 MW) a mesuré une perte de rendement de 1,2 % [2]. Dans certaines centrales himalayennes, la vitesse d'érosion des augets Pelton et des pointeaux a atteint 3,4 mm/an, imposant le remplacement de la roue au bout de quelques saisons [6].
Les rivières de l'Himalaya (y compris au Népal), des Andes, des Alpes et des chaînes côtières du Pacifique transportent certaines des plus fortes concentrations de sédiments au monde. Avec l'accélération de la fonte glaciaire, ce problème s'intensifie.
3. Colmatage de la grille et perte de production électrique
Lorsque les débris s'accumulent sur les grilles de prise d'eau conventionnelles, ils limitent le débit vers la turbine. Les travaux de recherche montrent que les débris peuvent représenter environ 50 % de la perte de charge totale au niveau d'une grille à barreaux [7]. Chaque pourcentage de perte de charge correspond directement à un pourcentage de recettes électriques perdues. Lors de la chute des feuilles en automne ou d'épisodes de tempête, les grilles conventionnelles peuvent se boucher en quelques heures et exiger un nettoyage manuel au râteau : souvent dans des sites isolés et difficiles d'accès.
L'impact économique s'additionne : dommages directs à la turbine + érosion par les sédiments + arrêts dus au colmatage + main-d'œuvre de nettoyage manuel = une part importante du coût d'exploitation annuel pour de nombreuses centrales.
Comment les grilles Coanda le résolvent
Une grille de prise d'eau Coanda utilise l'effet Coanda (la tendance d'un jet de fluide à adhérer à une surface courbe) pour séparer l'eau propre des débris en une seule étape passive. L'eau s'écoule sur une plaque d'accélération, forme une lame d'eau mince et rapide, puis traverse les fentes inclinées en fil profilé en V (V-wire) tandis que les débris passent sur la surface de la grille et sont entraînés vers l'aval [8][9].
Ce mécanisme apporte trois choses que les grilles conventionnelles ne peuvent pas offrir :
Évacuation hydraulique des débris. L'écoulement cisaillant à grande vitesse sur la surface en fil profilé en V balaie en continu les débris de la face de la grille. La conception entièrement statique ne nécessite ni alimentation électrique ni mécanisme de dégrillage. La grille se nettoie en continu pendant son fonctionnement.
Filtration fine à débit élevé. Les largeurs de fente typiques des grilles Coanda, 0,5–2,0 mm, excluent les débris qui endommagent les composants de la turbine. En essais de laboratoire, une fente de 1,0 mm a exclu environ 90 % des particules plus grosses que la fente et une fente de 0,5 mm environ 98 % ; des installations pilotes au Royaume-Uni et en Suisse ont enregistré une exclusion de 94 % des particules de 0,5–1,0 mm avec une fente de 1 mm [18]. Sur une base générique du secteur d'environ 140 l/s par mètre de largeur de seuil [8] (les séries propres à ADENCO ont des capacités nominales de 35, 67 et 150 l/s par mètre pour les ADENCO-45, ADENCO-70 et ADENCO-127 respectivement, selon la hauteur de chute : voir la page produits), un seul panneau de grille peut alimenter une centrale hydroélectrique de taille importante.
Aucune consommation d'énergie. L'ensemble du processus fonctionne par gravité. L'eau accélère sur la plaque par gravité, traverse la grille par gravité, et les débris sont entraînés vers l'aval par gravité. Il n'y a ni pompe, ni moteur, ni raccordement électrique à la prise d'eau.
Pour un exploitant hydroélectrique, cela signifie : une eau propre arrivant en continu à la turbine, sans intervention manuelle, sans consommation d'électricité et sans composants mécaniques à entretenir.
Les technologies de prise d'eau traditionnelles et leurs limites
Pour comprendre pourquoi plus de 40 centrales hydroélectriques européennes ont adopté les grilles Coanda, il est utile de savoir ce qu'elles ont remplacé :
| Technologie | Ouverture typique | Autonettoyante ? | Électricité requise ? | Maintenance manuelle | Débris qui passent |
|---|---|---|---|---|---|
| Grille à barreaux grossière | 25–150 mm | Non | Non | Dégrillage hebdomadaire–quotidien | Feuilles, brindilles, petites branches, tous les sédiments |
| Grille à barreaux fixe fine | 6–25 mm | Non | Non | Dégrillage quotidien–horaire | Feuilles, fines brindilles, tous les sédiments |
| Grille à bande | 3–10 mm | Oui | Oui (moteur) | Mensuelle | Débris organiques fins, tous les sédiments |
| Grille à tambour/rotative | 0,5–3 mm | Oui | Oui (moteur) | Mensuelle | Sédiments fins uniquement |
| Prise d'eau tyrolienne | 20–40 mm | Partiellement | Non | Chasse périodique | Feuilles, débris organiques, sédiments fins |
| Grille Coanda | 0,5–2,0 mm | Oui | Non | Inspection annuelle uniquement | Limons fins (< largeur de fente) uniquement |
La comparaison montre pourquoi les grilles Coanda ont remplacé les technologies plus anciennes sur les sites où les débris et la maintenance constituaient des problèmes persistants. Aucune autre technologie passive (fonctionnant par gravité) n'atteint une filtration plus fine que 2 mm avec une évacuation continue des débris.
Pour une comparaison détaillée de l'ensemble des technologies de grille de prise d'eau, consultez notre guide : Grille Coanda vs. grille à barreaux vs. grille à tambour.
Adapter la conception de la grille au type de turbine
Les différents types de turbines ne présentent pas la même vulnérabilité aux débris et aux sédiments. La conception de la grille (en particulier la largeur de fente) doit être adaptée à la sensibilité de la turbine :
Turbines Pelton (haute chute : >200 m)
Les turbines Pelton utilisent un ou plusieurs jets d'eau à grande vitesse qui frappent des aubes en forme d'auget montées sur une roue. L'orifice de l'injecteur mesure typiquement 50–200 mm de diamètre, et toute particule capable de traverser l'injecteur vient frapper la surface de l'auget à des vitesses de 30–80 m/s.
Vulnérabilité : extrême. La vitesse élevée du jet fait que même de petites particules de débris provoquent des dommages d'impact importants. L'érosion par les sédiments sur les surfaces des augets et sur les pointeaux est le principal problème de maintenance des centrales Pelton situées dans des bassins versants chargés en sédiments [6].
Largeur de fente Coanda recommandée : 0,5–1,0 mm : la filtration la plus fine réalisable en pratique pour protéger les injecteurs et les augets, composants de grande valeur.
Recommandation ADENCO : pour les centrales Pelton, nous retenons les largeurs de fente les plus étroites disponibles. Le coût d'un fil profilé en V à fente étroite est faible par rapport au coût d'une seule révision de roue Pelton.
Turbines Francis (moyenne chute : 30–300 m)
Les turbines Francis sont des turbines à réaction dans lesquelles l'eau s'écoule radialement vers l'intérieur à travers les directrices et les aubes de la roue. Les bords d'attaque et de fuite des aubes de la roue sont les parties les plus exposées à l'érosion [2].
Vulnérabilité : élevée. Les roues Francis sont des pièces coulées de précision. L'érosion des bords d'attaque des aubes perturbe l'écoulement prévu à la conception, ce qui réduit le rendement et déclenche une cavitation qui accélère les dommages ultérieurs.
Largeur de fente Coanda recommandée : 1,0–1,5 mm : un équilibre entre l'exclusion des débris et les volumes d'eau plus élevés propres aux centrales Francis.
Recommandation ADENCO : pour les centrales Francis, l'exigence de conception la plus importante est d'ajuster la capacité de la grille au débit de dimensionnement de la turbine. Les ensembles Coanda à plusieurs panneaux sont courants dans les centrales Francis où la largeur d'un seul panneau ne suffit pas.
Turbines Kaplan (basse chute : 2–40 m)
Les turbines Kaplan sont des turbines hélices à écoulement axial dotées de pales orientables. Elles fonctionnent sous faible hauteur de chute et à fort débit.
Vulnérabilité : modérée vis-à-vis de l'impact des débris, mais élevée vis-à-vis des sédiments. Les bords de fuite extérieurs et la partie supérieure de la chambre de roue sont les plus sujets à l'érosion [5]. Les débits importants font que des quantités substantielles de débris traversent le système.
Approche de grille recommandée : les grilles Coanda ne sont généralement pas recommandées pour les centrales Kaplan en raison de la perte de charge inhérente à la technologie (450–1 270 mm sur les grilles standard d'ADENCO, davantage pour les fabrications sur mesure). Sur des sites ne disposant que de 2–10 m de hauteur de chute disponible, perdre 0,45–1,3 m de chute au niveau de la grille de prise d'eau est souvent inacceptable. Le guide de conception Coanda de l'US Bureau of Reclamation (USBR) (Wahl, 2003, rapport R-2003-03) [4] fait le même constat : lorsque moins d'environ 1 m de chute est disponible, seul un angle de grille faible est possible, et dans une centrale à basse chute, la chute dont la grille a besoin représente une part importante de la hauteur de chute totale. Pour les centrales Kaplan, les grilles à bande ou les cylindres immergés en fil profilé en V sont généralement plus appropriés.
Synthèse : conception de la grille par type de turbine
| Type de turbine | Hauteur de chute typique | Sensibilité aux débris | Fente recommandée | Coanda adapté ? |
|---|---|---|---|---|
| Pelton | >200 m | Extrême | 0,5–1,0 mm | Idéal : perte de charge négligeable par rapport à la hauteur de chute totale |
| Francis | 30–300 m | Élevée | 1,0–1,5 mm | Oui : perte de charge acceptable au-delà d'environ 50 m de hauteur de chute totale |
| Turgo | 50–250 m | Élevée | 0,5–1,0 mm | Oui : comparable aux applications Pelton |
| Crossflow | 5–200 m | Modérée | 1,0–2,0 mm | Oui pour les sites disposant de plus de 30 m de hauteur de chute ; à la limite sur les sites qui en ont moins |
| Kaplan | 2–40 m | Modérée | S.O. | Généralement non : perte de charge trop importante |
La perte de charge : la contrainte de dimensionnement critique
La perte de charge entre la crête du seuil et le bord inférieur d'une grille Coanda est généralement de 450–1 300 mm dans la littérature publiée [3][8] ; les grilles standard d'ADENCO ont des hauteurs de chute de grille de 450, 700 et 1 270 mm, et des grilles sur mesure peuvent être réalisées avec une chute plus importante. C'est une caractéristique inhérente à la technologie : l'eau doit accélérer sur la plaque et s'écouler par gravité sur toute la longueur de la grille.
Pour une centrale Pelton disposant de 200 m de hauteur de chute, 1,0 m de perte de charge à la prise d'eau représente 0,5 % de la hauteur de chute totale : négligeable. Pour une centrale Francis disposant de 50 m de hauteur de chute, cela représente 2,0 % : acceptable pour la plupart des exploitants compte tenu des économies de maintenance. Pour une centrale Kaplan disposant de 10 m de hauteur de chute, cela représente 10 % : une baisse de rendement importante qui exclut généralement la technologie Coanda.
La règle pratique : les grilles Coanda sont économiquement justifiées pour les centrales dont la hauteur de chute totale dépasse environ 30 m, où la perte de charge représente moins de 3–4 % de la hauteur de chute disponible totale. En dessous de ce seuil, la perte de production électrique due à la hauteur de chute consommée par la grille dépasse généralement les économies de maintenance.
Pour évaluer l'incidence de la perte de charge sur votre centrale, utilisez la relation suivante :
Incidence sur le revenu annuel (%) ≈ (perte de charge de la grille ÷ hauteur de chute brute) × 100
Pour une centrale disposant de 100 m de hauteur de chute et générant 200 000 £/an de recettes électriques, une perte de charge de 1,0 m coûte environ 2 000 £/an : facilement justifiable au regard du coût de la main-d'œuvre de nettoyage manuel de la grille, de la maintenance de la turbine liée aux dommages causés par les débris et de la production électrique perdue lors des épisodes de colmatage de la grille.
Conformité en matière de protection des poissons pour l'hydroélectricité
Le tamisage pour la protection des poissons n'est plus facultatif en hydroélectricité. Les cadres réglementaires de tous les grands marchés exigent désormais un tamisage des prises d'eau qui empêche l'entraînement et l'impaction des poissons :
- Directive-cadre européenne sur l'eau (WFD) : impose à toutes les eaux intérieures d'atteindre un « bon état écologique », ce qui déclenche de plus en plus souvent des exigences de protection des poissons aux points de prise d'eau [10]
- Environment Agency (EA), Royaume-Uni : ouverture de grille maximale de 3 mm pour les bassins versants de montagne ; 1 mm à proximité des limites de marée pour la protection des civelles [11][12]
- Eels Regulations 2009 (Royaume-Uni) : protection obligatoire des prises d'eau afin d'empêcher l'entraînement des anguilles [12]
- US EPA, section 316(b) : vitesse maximale à la prise d'eau de 0,5 pied par seconde (0,15 m/s) et mortalité par plaquage inférieure à 24 % [13]
- Natural Resources Wales : exigences spécifiques de protection des poissons pour toutes les prises d'eau hydroélectriques [14]
Les grilles Coanda peuvent être fournies de manière à répondre à la plupart des exigences de protection des poissons, car :
- Des largeurs de fente de 0,5–2,0 mm excluent physiquement tous les poissons, à l'exception des plus petits stades larvaires
- Aucune aspiration ni plaquage : les poissons ne sont pas plaqués contre la surface de la grille ; les débris et les poissons sont balayés au-dessus de la grille et emportés vers l'aval
- De faibles vitesses d'approche sont atteignables grâce à un dimensionnement correct de la grille
Pour des indications réglementaires détaillées, consultez notre guide de conformité en matière de protection des poissons : Grilles de prise d'eau respectueuses des poissons : répondre à la Section 316(b) et à la réglementation de l'UE.
Sur de nombreux sites hydroélectriques, l'exigence de tamisage pour les poissons justifie à elle seule l'investissement dans une grille Coanda : atteindre la même norme réglementaire avec des grilles conventionnelles impose en effet des systèmes mécaniques motorisés dont les coûts d'investissement et d'exploitation sont nettement plus élevés.
Climat froid et considérations saisonnières
De nombreux sites hydroélectriques sont exploités en climat froid, où le frasil (petits cristaux de glace transportés par l'eau en écoulement), l'accumulation de neige et les températures négatives posent des difficultés aux prises d'eau de novembre à mars.
Des recherches menées à la NTNU (Université norvégienne de sciences et de technologie) ont documenté deux mécanismes distincts de colmatage par la glace sur les grilles Coanda [15] :
- Type I : glace molle adhérant aux surfaces en fil profilé en V : généralement maîtrisable avec un débit suffisant
- Type II : glace solide se formant entre les fils profilés en V à des températures extrêmes (en dessous de -14 °C) : nécessite une intervention active
Pour les centrales hydroélectriques en climat froid, ADENCO conçoit des grilles équipées de dispositifs antigivrage : éléments chauffants électriques intégrés au cadre de la grille, recirculation d'eau chaude ou systèmes de diffusion d'air chaud. Les nuances L à bas carbone résistent à la sensibilisation provoquée par les cycles thermiques des grilles chauffées, et le choix de la nuance pour les grilles chauffées est confirmé lors de l'examen par un ingénieur d'ADENCO.
Les apports saisonniers de débris influencent également la conception. La chute des feuilles en automne dans les bassins versants boisés représente le risque de colmatage le plus élevé pour toute grille de prise d'eau. La centrale hydroélectrique de Lodore Falls, au Royaume-Uni (bassin versant boisé), a connu en automne un colmatage de sa grille à panier métallique en quelques heures avant de passer à une grille Coanda [3]. Après l'installation de la grille Coanda, la surface de grille balayée par l'écoulement a absorbé la charge de feuilles sans intervention.
Pour une discussion complète des technologies antigivrage, voir : Technologie antigivrage pour les grilles de prise d'eau.
Performances sur les sites en exploitation : études de cas européennes
Plus de 40 centrales hydroélectriques à moyenne et haute chute utilisent aujourd'hui des grilles de prise d'eau Coanda en Europe, principalement dans les Alpes et au Royaume-Uni [3][4]. Les études de cas publiées documentent des gains de performance constants :
Lodore Falls, Royaume-Uni : centrale Turgo de 170 kW
- Hauteur de chute : 150 m brute
- Débit : 235 l/s
- Turbine : Turgo
- Prise d'eau précédente : grille à panier métallique, colmatée en quelques heures pendant la chute des feuilles en automne
- Résultat avec la grille Coanda : fonctionnement autonettoyant en toutes saisons. L'exploitant de la centrale a estimé une augmentation de 15 % de la production annuelle (à partir d'une base de 700–800 MWh), générant plus de 7 000 US$ de recettes annuelles supplémentaires et un retour sur investissement en deux ans pour la grille Coanda [3][4].
Sites alpins : plusieurs centrales
Sur des sites alpins d'Autriche, de Suisse et d'Italie du Nord, des grilles Coanda ont été installées en modernisation là où les prises d'eau tyroliennes traditionnelles et les grilles à barreaux ne parvenaient pas à absorber les fortes charges de sédiments lors de la fonte printanière et des orages estivaux. Ces sites font état de :
- Maintenance manuelle fortement réduite : du dégrillage hebdomadaire ou quotidien à une simple inspection annuelle
- Meilleur état des turbines : intervalles plus longs entre les révisions de roue grâce à la réduction des entrées de sédiments
- Production électrique annuelle plus élevée : moins d'arrêts forcés dus au colmatage de la grille lors des épisodes à forte charge de débris
Modernisation au Royaume-Uni : une centrale sauvée du démantèlement
Sur une centrale documentée au Royaume-Uni, la prise d'eau existante était devenue si problématique que l'exploitant envisageait de démanteler entièrement la centrale. La modernisation avec une grille Coanda a rétabli un fonctionnement fiable, et la centrale continue de produire de l'électricité [3].
Ces résultats concordent avec ce que nous observons sur les sites hydroélectriques d'ADENCO : la combinaison d'une élimination passive des débris, d'une filtration fine et d'un fonctionnement par gravité génère des retours économiques qui justifient l'investissement sur la plupart des sites ; l'évaluation publiée à Lodore Falls situe le temps de retour de cette centrale à environ deux ans, et le chiffre propre à un site donné est établi à partir de ses propres relevés de production d'électricité et de maintenance.
Quand NE PAS utiliser une grille Coanda en hydroélectricité
ADENCO est un fabricant de grilles Coanda, mais nous ne recommandons pas notre produit pour tous les projets hydroélectriques. Les grilles Coanda ne sont pas le bon choix lorsque :
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La hauteur de chute totale est inférieure à 30 m. La perte de charge de 450–1 270 mm au niveau de la grille (hauteurs de chute de la grille standard d'ADENCO) consomme une proportion trop importante de la hauteur de chute disponible. Pour les centrales à faible hauteur de chute (Kaplan, Francis à faible chute), les grilles à bande ou les grilles cylindriques immergées sont plus appropriées.
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L'eau brute transporte très peu de débris. Si le bassin versant est rocheux, peu végétalisé et charrie peu de débris organiques, une grille à barreaux grossière classique peut être tout à fait suffisante, et coûte moins cher.
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Un débit très élevé sous faible hauteur de chute est requis. Les grilles Coanda délivrent environ 140 l/s par mètre de largeur de seuil sur la géométrie de référence USBR [8], et 150 l/s par mètre sur l'ADENCO-127. Pour les centrales nécessitant plusieurs milliers de litres par seconde sous faible hauteur de chute, la largeur de grille requise peut être irréaliste.
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Le site ne présente ni seuil naturel ni dénivelé. Les grilles Coanda exigent que l'eau s'écoule par-dessus une crête du seuil. Si la prise d'eau est de type latéral ou immergé, sans dénivelé naturel, les travaux de génie civil nécessaires pour créer un seuil adapté peuvent être trop coûteux.
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Conditions extrêmes de frasil sans budget d'antigivrage. Dans les climats froids les plus rigoureux (températures durablement inférieures à -14 °C), les grilles Coanda nécessitent un équipement d'antigivrage. Si le budget du projet ne peut pas couvrir l'antigivrage, une prise d'eau immergée peut être plus pratique.
Être honnête sur ces limites instaure une confiance plus solide avec nos clients de l'hydroélectricité que de promettre plus que ce que nous pouvons livrer.
Processus de conception des grilles hydroélectriques ADENCO
Chaque grille hydroélectrique ADENCO est conçue pour le site concerné. Notre processus :
Étape 1 : Évaluation du site
Nous examinons la hauteur de chute brute de la centrale, le débit de dimensionnement, les caractéristiques du bassin versant (végétation, charge en sédiments, zone climatique) et les exigences réglementaires (protection des poissons, permis environnementaux).
Étape 2 : Conception adaptée à la turbine
En fonction du type de turbine, nous choisissons la largeur de fente, le profil de fil et l'angle d'inclinaison qui assurent l'exclusion des débris requise tout en maximisant la capacité de débit.
Étape 3 : Dimensionnement de la grille
À partir du débit de dimensionnement et de la capacité par mètre de largeur propre au site (ajustée en fonction de la largeur de fente, de l'angle d'inclinaison et de la hauteur de chute disponible), nous calculons la largeur de grille requise. Pour les centrales plus grandes, nous concevons des ensembles multi-panneaux avec des chambres de collecte indépendantes. Pour la méthodologie de dimensionnement détaillée, voir : Comment dimensionner une grille de prise d'eau Coanda.
Étape 4 : Choix des matériaux
En fonction de la chimie de l'eau (en particulier la concentration en chlorures, le pH et la plage de température), nous choisissons parmi nos six nuances d'acier inoxydable. Les sites hydroélectriques en eau douce sont fournis dans la nuance standard 304. Les sites soumis à une influence des chlorures ou de l'eau de mer (estuariens ou côtiers) exigent du 316L ou une nuance supérieure. Pour des conseils sur le choix des matériaux, voir : Acier inoxydable 304 vs 316 pour les grilles de prise d'eau.
Étape 5 : Mesures pour climat froid
Pour les sites situés en zone de climat froid, nous choisissons des options d'antigivrage (chauffage électrique, recirculation d'eau chaude ou diffuseur d'air chaud) et retenons des nuances d'acier inoxydable adaptées à des grilles soumises à des cycles répétés de chauffage et de refroidissement.
Étape 6 : Fabrication et livraison
Chaque grille est fabriquée selon les exigences du projet et livrée avec des instructions d'installation. ADENCO fournit un support technique jusqu'à la mise en service incluse.
Questions fréquentes
Quelle est la meilleure grille de prise d'eau pour l'hydroélectricité ### Quelle est la meilleure grille de prise d'eau pour les centrales hydroélectriques commerciales et de grande puissance ? ?
Pour les centrales hydroélectriques à moyenne et haute chute (au-delà d'environ 30 m de hauteur de chute totale), les grilles Coanda offrent la meilleure combinaison de filtration fine des débris, de fonctionnement passif et de faible coût sur le cycle de vie. Plus de 40 centrales hydroélectriques commerciales européennes utilisent des grilles de prise d'eau Coanda. Pour les centrales à faible hauteur de chute (moins de 30 m), les grilles à bande ou les cylindres immergés en fil profilé sont généralement plus appropriés. Pour une comparaison côte à côte de toutes les technologies de prise d'eau, voir : Grille Coanda vs grille à barreaux vs grille à tambour.
Quelle quantité de débris les grilles Coanda éliminent-elles ?
Les grilles Coanda, dont la largeur de fente est généralement de 0,5 à 2,0 mm, arrêtent la quasi-totalité des débris plus grands que la fente : feuilles, brindilles, branches, graviers et la plupart des matières organiques. Seuls les limons fins et les matières dissoutes de taille inférieure à la fente passent au travers. Dans les centrales hydroélectriques, il est prouvé que cela réduit fortement les besoins de maintenance des turbines et allonge les intervalles entre les révisions de la roue.
Les grilles Coanda fonctionnent-elles en conditions hivernales sur les sites hydroélectriques ?
Oui, avec un équipement d'antigivrage adapté. ADENCO prévoit l'antigivrage pour toutes les centrales hydroélectriques situées en zone de climat froid. Pour un guide complet sur la science du frasil et 5 méthodes de prévention, voir : Technologie antigivrage pour les grilles de prise d'eau.
Quelle est la perte de charge d'une grille de prise d'eau Coanda ?
La perte de charge entre la crête du seuil et le bord inférieur d'une grille Coanda est généralement de 450–1 270 mm sur les grilles standard d'ADENCO (450, 700 ou 1 270 mm de hauteur de chute de la grille ; davantage pour les grilles sur mesure), selon la longueur de la grille, la largeur de fente et le débit de dimensionnement. Pour les centrales Pelton à haute chute (200+ m), cela représente moins de 0,5 % de la hauteur de chute totale : négligeable. Pour les centrales Francis à moyenne chute (50–100 m), cela représente 1–2 %. Pour les centrales Kaplan à basse chute, la perte de charge peut dépasser 5–10 % de la hauteur de chute totale, ce qui est généralement inacceptable.
Les grilles Coanda sont-elles respectueuses des poissons dans les prises d'eau hydroélectriques ?
Oui. Les grilles Coanda bloquent physiquement les poissons grâce à des largeurs de fente étroites et ne créent ni aspiration ni plaquage : les poissons sont entraînés sur la surface et emportés vers l'aval avec le débit excédentaire. Pour des conseils détaillés de conformité couvrant la Section 316(b), l'EU WFD, l'UK EA et la réglementation sur les anguilles, voir : Grilles de prise d'eau sans danger pour les poissons.
Quelle maintenance une grille Coanda demande-t-elle sur un site hydroélectrique ?
Inspection visuelle annuelle et nettoyage occasionnel au jet haute pression (tous les 2 à 5 ans) : à comparer au dégrillage quotidien ou hebdomadaire des grilles à barreaux classiques. À la centrale de Lodore Falls, au Royaume-Uni, la grille à panier en fil métallique précédente se colmatait en quelques heures à l'automne ; la grille Coanda qui l'a remplacée fonctionne en continu sans intervention. Pour le programme de maintenance complet, fondé sur plus de 10 ans de données d'exploitation, voir : Maintenance des grilles Coanda.
Une grille Coanda peut-elle être installée en modernisation sur une prise d'eau hydroélectrique existante ?
Oui, à condition que le seuil existant soit assez large pour recevoir le panneau de grille et assez haut pour fournir la hauteur de chute nécessaire à la grille (de 450 à 1 270 mm sur les grilles standard ADENCO). La grille de Lodore Falls, au Royaume-Uni, a été installée en modernisation sur un seuil existant et n'a nécessité qu'une chambre de collecte, une réfection de la crête du seuil et un ajustement mineur de la tuyauterie. En revanche, si la conception hydraulique existante est à la limite (en particulier si la hauteur de chute disponible est réduite), la modernisation peut ne pas être réalisable. ADENCO évalue l'aptitude à la modernisation dans le cadre de l'évaluation initiale du site.
Combien coûte une grille Coanda pour une centrale hydroélectrique ?
Le coût dépend de la largeur de la grille (déterminée par le débit de dimensionnement), de la largeur de fente, de la nuance d'acier inoxydable et des éventuelles dispositions pour climat froid. Pour une analyse détaillée des facteurs de prix, voir : Combien coûte une grille Coanda ?. Les études de cas publiées font état de temps de retour d'environ deux ans dans les centrales où des grilles Coanda ont remplacé des prises d'eau classiques problématiques, sur la base de l'augmentation des recettes annuelles d'électricité et de la réduction des coûts de maintenance.
Références
-
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"Common Failures in Hydraulic Kaplan Turbine Blades and Practical Solutions." PMC/MDPI, 2023. Consulté en avril 2026, sur https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10179411/
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"The Coanda Effect." International Water Power & Dam Construction Magazine. Consulté en avril 2026, sur http://www.waterpowermagazine.com/features/featurethe-coanda-effect/
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Wahl, T.L. (2003). Design Guidance for Coanda-Effect Screens. U.S. Bureau of Reclamation, rapport de recherche R-2003-03. Denver, Colorado.
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Publié par ADENCO : Advanced Engineering Coanda Intake Screens. ADENCO conçoit et fabrique des grilles de prise d'eau Coanda spécifiques à chaque projet pour des centrales hydroélectriques dans le monde entier, de la micro-hydroélectricité de 10 kW aux centrales de plusieurs MW. Chaque grille est conçue en fonction de votre type de turbine, des conditions du site et des exigences réglementaires. Demander une consultation sur les prises d'eau hydroélectriques →