Zoom sur... le prévisionnel de productible
Le tableau prévisionnel de productible est un outil important pour développer un projet hydroélectrique. Il donne une estimation de la production d'énergie électrique sur une année statistique type et permet donc d'estimer par la suite les recettes annuelles de la centrale hydroélectrique.
Différence entre puissance installée (en kW) et énergie produite (en kWh)
L'énergie est le produit d'une puissance et d'un temps.
Toutefois, il ne suffit pas de connaître la puissance installée de la centrale hydroélectrique pour connaître la quantité d'électricité injectée sur le réseau sur une année. La puissance installée, également appelée puissance nominale ou capacité, représente généralement la puissance maximale de l'installation. Cette puissance maximale n'est pas atteinte constamment, la centrale peut tourner à charge partielle et même se retrouver à l'arrêt par manque de débit.
Il n'est donc pas possible de calculer l'énergie produite sur une année en multipliant la puissance installée par le nombre d'heures total dans une année. Il faut connaître plus précisément les variations de puissance sur l'année pour obtenir une estimation plus fidèle de l'énergie injectée.
Remarque : pour avoir un ordre de grandeur du productible, un calcul très sommaire consiste à utiliser un facteur de charge donné ou un nombre d'heures équivalent pleine puissance (hepp).
Le facteur de charge (valeur comprise entre 0 et 1 ou 0 % et 100 %) est le ratio entre l’énergie réellement produite sur une période donnée et l’énergie que la centrale aurait produite durant cette période si elle avait constamment fonctionné à puissance maximale.
Le nombre d'heures équivalent pleine puissance est le ratio entre l'énergie réelle produite en kWh et la puissance maximale en kW. Par exemple, pour des centrales de basse chute le nombre d'heures équivalent pleine puissance se situe habituellement entre 3 500 et 4 500 hepp. Toutefois, le seul moyen de le connaître précisément est de calculer plus en détail le productible.
Débit disponible et hauteur de chute
La puissance électrique délivrée est proportionnelle au débit turbiné et à la hauteur de chute. Elle s'exprime plus précisément par la formule : Puissance électrique (kW) = 9,81 x Débit turbiné (m3/s) x Hauteur de chute nette (m) x rendements des équipements.
Il convient donc de connaître en premier lieu les variables caractéristiques du site à savoir le débit de la rivière et la hauteur de chute.
Le débit de la rivière varie constamment dans le temps en fonction notamment des précipitations dans le bassin versant. Pour pouvoir estimer la production d'énergie annuelle, il faut étudier l'hydrologie du cours d'eau sur les dernières décennies et déterminer la variation du débit sur une année statistique type.
La variation du débit dans la rivière entraîne également une variation des niveaux d'eau en amont et en aval et donc une variation de la hauteur de chute. Le niveau d'eau amont peut être régulé (par des vannes, clapets ou autres) alors que le niveau d'eau aval ne dépend que de la géométrie du cours d'eau en aval. La différence entre le niveau d'eau amont et le niveau d'eau aval représente la hauteur de chute dite brute. A distinguer de la hauteur de chute dite nette qui prend en compte les pertes de charge (pertes d'énergie) dans les ouvrages.
Le prévisionnel de productible intègre donc comme données d'entrée la variation du débit et des niveaux d'eau sur une année statistique type.
Caractéristiques techniques du projet
Les autres paramètres pris en compte dans le prévisionnel de productible sont directement liés au projet hydroélectrique :
- débit réservé : tout le débit disponible ne peut pas être turbiné et il convient de laisser en permanence dans la rivière un débit réservé à la continuité écologique.
- débit d'équipement de la turbine (débit maximum) et débit d'armement (débit minimum pour la mise en route de turbine)
- caractéristiques de la prise d'eau, du canal ou de la conduite forcée et de la restitution, pour le calcul des pertes de charge (pertes d'énergie) dans les ouvrages
- courbes de rendement des équipements (turbine, transmission, générateur)
Intérêt du prévisionnel de productible
Le prévisionnel de productible est présenté sous la forme d'un tableau. Chaque ligne du tableau correspond à un débit donné. Chaque colonne renseigne sur la variation des différents paramètres énoncés précédemment.
Le prévisionnel de productible se base sur les débits classés, c'est-à-dire sur la répartition des débits journaliers. Il présente ainsi la production d'énergie électrique sur une année statistique type. Il permet d'avoir une vision globale et synthétique du fonctionnement de la centrale en faisant apparaître le nombre de jours d'arrêt, le nombre de jours à charge partielle et à pleine charge.
Le prévisionnel de productible est un outil qui offre un excellent compromis entre précision et lisibilité. Il permet d'étudier différents scénarios et sert d'aide à la décision. Il peut être affiné tout au long du projet, par exemple en précisant la courbe du niveau d'eau aval suite à des campagnes de mesures ou en intégrant les courbes constructeurs spécifiques aux équipements choisis.