Alternateurs hydrauliques et compensateurs

Le développement des centrales électriques d'origine hydraulique s'est développé maintenant depuis plus d'un siècle. Si, au début du siècle dernier, la puissance unitaire des machines était relativement limitée, l'augmentation de la puissance de sortie des alternateurs et forcément des turbines s'est accélérée principalement à partir des années 1960.

Une des particularités des alternateurs hydrauliques est l'unicité de chaque site : en fonction des conditions hydrauliques (débit et hauteur de chute d'eau), des conditions voulues d'exploitation, on en déduit un couple de paramètres (puissance-vitesse) optimal pour le site considéré. Il en découle une très grande variété dans le dimensionnement général des alternateurs : par exemple, un groupe équipant une chute de faible hauteur au fil de l'eau est nettement différent de celui équipant un barrage de haute montagne. Les turbines associées présentent elles aussi des technologies très différentes (turbine Pelton pour les hautes chutes, turbine Francis pour les chutes moyennes, et turbine Kaplan pour les basses chutes).

Cette grande diversité se traduit par des conceptions très différentes : un alternateur rapide à 600 tr/min a un diamètre réduit et une grande longueur, le rotor est équipé d'un arbre traversant tandis que l'alternateur lent à 75 tr/min a une forme en galette beaucoup plus plate avec un centre rotor mécano-soudé pourvu de plateaux d'accouplement aux deux extrémités.

L'évolution des alternateurs hydrauliques est liée aussi à l'évolution des autres sources d'énergie et à celle des réseaux électriques. Au début du siècle dernier, les groupes qui équipaient les centrales étaient en totalité des groupes producteurs d'électricité. Avec l'augmentation de la puissance des réseaux électriques, du développement des centrales nucléaires, de nouveaux besoins ont vu le jour : nécessité d'absorber une partie de l'électricité produite pendant les heures creuses du fait du manque de souplesse d'exploitation des centrales nucléaires, nécessité de maintenir et de parfaire la stabilité du réseau.

Des centrales de turbinage-pompage ont ainsi vu le jour. Ces centrales limitées en puissance dans les années 1950 ont vu leur puissance unitaire augmenter considérablement avec le développement de l'énergie nucléaire (selon les pays par exemple en France à partir des années 1975, et plus tardivement en Chine à partir des années 1990). Une plus grande souplesse d'exploitation des centrales nucléaires a par la suite ralenti ou même arrêté en Europe l'implantation des centrales de turbinage-pompage mais il n'en reste pas moins que les centrales de pompage constituent une des sources principales pour...