EXO - Centrale - Pelton 2

 

Stage réforme 1 ère STI 2002-Académie d’Aix-Marseille

ETUDE D’UNE CENTRALE HYDRAULIQUE DE MONTAGNE. La centrale hydraulique de type Pelton utilise les chut chutes es d’eau ’eau de gr gran and de hau hauteu teur po pouv uvan antt se  présenter en montagne. La puissance  P  (en   (en W ) mise en jeu jeu pa parr un unee ch chut utee d’ d’ea eau u (de (de masse masse vo volu lumiq mique ue 3 3   10   m / kg) de kg) de hauteur h  (en m) et de débit q  (en     =  3 m  /   s)  s) est égale à :

 P   =    .g.h.q  .g.h.q  avec g  avec g  = 9,81 m2 /   s L’eau, au bout de sa chute, entraîne une roue à aubes. Celle-ci est accouplée à un alternateur qui fournit au réseau électrique une puissance de 1,1 MW. La turbine présente un rendement T  =   88 %. %. L’alternateur présente un rendement  A =   95 % %.. 1-  Compléter le schéma-bloc ci-dessous représentant le bilan de puissance de la centrale, en indiquant la na natu ture re de dess pu puiss issan ance cess écha échang ngée éess (ent (entra rant ntes es et sort sortan antes tes)) et le rend rendem emen entt de ch chac acun un de dess convertisseurs (turbine et alternateur).

 

Centrale hydraulique .

Chute d’eau

 Puissance ………….

Turbine T   =

Alternateur T   = … 

…

 Puissance ………….

 Puissance  Puissance ………….

Réseau électrique

 Puissance ………….  Puissance ………….

2- Calculer la puissance absorbée par l’alternateur. ……………………………………………………………………………………………………... 3- En déduire la puissance perdue par l’alternateur. l ’alternateur. ……………………………………………………………………………………………………... 4- Vérifier que la puissance absorbée par la turbine est de 1316 de  1316 kW. ……………………………………………………………………………………………………... 5- En déduire la puissance perdue par la l a turbine. ……………………………………………………………………………………………………... 6- Calculer le rendement  total de la centrale hydraulique. ……………………………………………………………………………………………………... 7- Démontrer que le rendement  total est égal à :  =  T . A

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8- Calculer la hauteur h de la chute d’eau sachant que son débit est de 0,3 m3 /   s. ……………………………………………………………………………………………………... 9- La retenue d’eau présente une réserve d’eau tel que l’on puisse turbiner sans arrêt avec un débit de 0,3 m3 /   s  s pendant  pendant un intervalle de temps de durée durée t 1 :

  Entrée d’eau de la rivière captée : 3 0,125 m  /  s 

Réserve d’eau de la retenue : 3 

6300 m

Prise d’eau de la turbine : 3 0,3 m  /  s 



Faire le bilan des quantités d’eau entrant et sortant de la retenue d’eau.

……………………………………………………………………………………………………... 

En déduire la durée t 1 (exprimée en heures) pendant laquelle on peut turbiner sans arrêt avec un débit de 0,3 m3 /   s  s..

……………………………………………………………………………………………………... 

Si la turbine ne fonctionne pas, calculer le temps t 2 (exprimé en heures) nécessaire pour que la rivière remplisse la réserve d’eau de la retenue.

……………………………………………………………………………………………………... 10-   Montrer Montrer que la centrale électrique électrique ne peut fonctionner fonctionner que 41,7 % du % du temps dans les conditions  précédentes. ……………………………………………………………………………………………………... Cette centrale peut-elle être utilisée utilisée comme outil permanent permanent de production production d’énergie d’énergie électrique électrique ou comme outil temporaire permettant de répondre à la demande des heures de pointes ? ……………………………………………………………………………………………………...

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