Les roues hydrauliques sont utilisées depuis les toutes premières civilisations. Aussi appelées roues à eau ou roues à aubes, elles étaient autrefois utilisées pour moudre le grain en farine à grande échelle. Aujourd’hui, de nombreux petits moulins sont encore en activité, mais les roues hydrauliques ne sont plus aussi courantes qu’autrefois. Cela ne veut pas dire qu’elles ne sont plus utiles. C’est simplement qu’il existe aujourd’hui d’autres moyens de produire le même résultat. Pourtant, grâce à sa simplicité d’utilisation, la roue hydraulique intéresse de plus en plus celles et ceux qui cherchent à générer de l’énergie gratuitement.
Qu’est-ce qu’une roue hydraulique ?
Une roue hydraulique est une machine qui convertit la puissance de l’eau en mouvement en énergie mécanique. L’énergie est transférée de l’eau à la roue grâce à l’hydrodynamique, ou l’interaction entre l’eau et l’air. La vitesse de l’eau et le poids de la charge déterminent la force appliquée par l’eau sur la roue. La roue à aubes est la roue de base utilisée depuis des siècles pour moudre le grain, et plus récemment pour générer de l’électricité.
Histoire de la roue hydraulique
Les premières roues hydrauliques ont peut-être été utilisées il y a 6 000 ans en Mésopotamie, où les premiers ingénieurs connus ont utilisé des roues hydrauliques pour actionner les pompes qui fournissaient de l’eau potable. Les Chinois ont utilisé des roues à eau pour faire fonctionner leurs moulins il y a environ 2 000 ans et les premières roues à eau européennes sont apparues vers 1 000 ans. En Amérique, les premières roues à aubes ont été utilisées au début des années 1600 en Nouvelle-Angleterre et en Virginie pour faire fonctionner respectivement des scieries et des moulins à grains.
Comment fonctionne une roue hydraulique ?
L’eau s’écoule sur une roue ou sous la roue, qui est entourée d’une série de pales en rotation. Lorsque l’eau s’écoule autour des pales, son énergie cinétique est transférée aux pales et celles-ci tournent autour de leur axe, transformant l’énergie du courant en énergie mécanique. La vitesse des pales dépend de la quantité d’eau qui entre dans la roue et de la taille des pales. Les plus grandes roues hydrauliques tournent entre 40 et 60 tours par minute et ont un diamètre pouvant atteindre 3 mètres. Quant aux plus petites, elles tournent à environ 1 à 3 tours par minute et ont un diamètre de 1 mètre en moyenne.
L’énergie est transférée de l’eau en mouvement aux roues hydrauliques en rotation par deux mécanismes principaux : l’impulsion et l’impact. Les mécanismes d’impulsion transfèrent l’énergie en raison de changements soudains dans la vitesse de l’eau ou de l’application d’une force. Les mécanismes d’impact, quant à eux, transfèrent l’énergie en raison de l’élan de l’eau déjà en mouvement. Les mécanismes d’impulsion sont les plus courants.
Types de roues hydrauliques
La plus connue des roues est la roue à aubes. On l’utilise généralement lorsque la chute est insuffisante pour faire passer l’eau par-dessus la roue. Elles produisent entre 1,5 et 3 KW. Le modèle amélioré dispose de pales incurvées qui multiplient par deux sa puissance.
Ce modèle a par la suite été amélioré, ce qui a donné naissance à la roue à augets.
La roue à augets
Il s’agit de l’amélioration de la roue à aubes. Au lieu d’avoir des pales qui sont poussées par la force du courant (roues de fond), ses compartiments se vident les uns dans les autres. Lee poids de plusieurs compartiments successifs remplis d’eau permet d’obtenir un déséquilibre important qui génère davantage de puissance.
La roue à augets tourne généralement lentement, mais génère une puissance importante. C’est la raison pour laquelle on l’utilise principalement pour faire tourner les moulins ou autres machines lourdes n’ayant pas besoin de vitesse.
Les avantages de l’utilisation d’une roue hydraulique
L’utilisation d’une roue à eau présente de nombreux avantages, notamment sur le plan environnemental. En effet, elles ne nécessitent pas de carburant ou d’électricité pour fonctionner. Elle est de plus fabriquée avec des matériaux accessibles et peu chers qu’il n’est pas nécessaire d’importer. Les roues à eau nécessitent également peu d’entretien et peuvent fonctionner pendant des milliers d’heures sans nécessiter de réparations. Enfin, les roues à eau produisent peu de bruit, ce qui en fait un outil idéal pour les environnements calmes.
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Les inconvénients de l’utilisation d’une roue à eau
Le principal inconvénient de la roue hydraulique est le temps nécessaire à sa construction. Les coûts d’installation d’une roue hydraulique peuvent être élevés, en fonction de la taille de l’installation. Plus la roue est grande, plus elle est chère à construire. Pour construire une grande roue hydraulique, il faut d’abord acquérir un grand terrain, ce qui pose souvent un problème dans les zones densément peuplées.
Autre inconvénient qui en réalité n’en est pas vraiment un : le débit des cours d’eau peu diminuer en cas de sécheresse, diminuant ainsi l’électricité générée. Néanmoins, le niveau de l’eau est le plus important aux saisons froides lorsque justement, nous en avons le plus besoin.
Générer de l’électricité avec une roue hydraulique
Sachez que générer de l’électricité à partir d’une roue à aubes ou à augets est possible, mais nécessite d’utiliser quelques engrenages. Vous pouvez aussi directement utiliser cette énergie mécanique pour autre chose.
Quoi qu’il en soit, si vous avez peu de connaissances techniques, je vous invite à faire appel à une entreprise spécialisée. Elle procédera à une étude de faisabilité avant de vous fabriquer votre roue.
Le coût d’une installation complète est estimé entre 7 000 à 10 000 euros par kW de capacité installée. Si vous êtes relié au réseau public, il est possible de générer des revenus en livrant l’électricité dont vous n’avez pas besoin.
N’hésitez pas à demander un devis aux différentes entreprises. Gratia Hydro ou Surtec.
Si vous avez une très faible consommation d’électricité et que vous savez bricoler, vous pourriez peut-être envisager de créer vous-même votre roue.
Conclusion
Les roues hydrauliques sont utilisées depuis les premières civilisations. Ces roues étaient autrefois utilisées pour moudre le grain en farine à grande échelle. Aujourd’hui, de nombreux petits moulins sont encore en activité, mais les roues hydrauliques ne sont plus aussi courantes qu’autrefois.
Pour autant, on assiste à un retour en grâce : de plus en plus de particuliers s’équipent d’une roue hydraulique. Elle nécessite peu d’entretien, respecte l’environnement et génère une importante quantité d’énergie pour un coût d’installation qui reste raisonnable.
