Le système de turbine de cinquième génération de Verdant Power fait l'objet d'un test dans l'eau dans l'East River de New York en 2012. Image courtoisie de Verdant Power, Inc. Quand vous pensez à l'East River à New York, l'énergie renouvelable n'est probablement pas la première chose qui vient à l'esprit. Pourtant la rivière, une fois un puisard et dépotoir pour un corps occasionnel, s'est retrouvé à l'avant-garde du mouvement de l'énergie verte. En septembre 2012, Trey Taylor, propriétaire de Verdant Power, a coulé une turbine électrique spéciale à trois pales dans la voie navigable qui longe le côté est de Manhattan. Taylor a conçu la turbine, qui ressemble à un ventilateur moderne attaché à un corps en forme de torpille, pour produire de l'électricité à partir de la poussée et de l'attraction des courants impétueux de la rivière [source :McGeehan].
D'ici 2017, 30 de ces turbines pourraient parsemer la rivière, chaque unité produisant 35 kilowatts d'électricité. En cas de succès, le projet pourrait fournir suffisamment d'électricité pour alimenter des centaines de foyers. Fabriqué en plastique et fibre de verre en couches, les turbines marémotrices de l'East River sont l'une des nombreuses innovations technologiques qui secouent le monde hydroélectrique [source :McGeehan].
D'un bout à l'autre de la planète, les scientifiques et les ingénieurs travaillent sur une variété de concepts - certains réels, d'autres l'ont imaginé - cela contribuera à faire de cette source d'énergie très ancienne une source d'énergie moderne encore plus importante. Ces jours, 6 % de l'électricité américaine provient de l'hydroélectricité (c'est 70 % de l'électricité renouvelable produite aux États-Unis) [source :U.S. DOE]. L'offre est illimitée, bien que toutes les régions ne soient pas propices à la construction d'un projet hydroélectrique.
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Février 2011 :Vue de l'échelle à poissons à Longview, Lavage., où les steelheads nagent. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Tess McBride/USFWS (sous licence CC by 2.0) Si vous êtes un poisson d'eau douce comme une truite, la dernière chose que vous voulez voir est un barrage. Les barrages empêchent le mouvement en amont des poissons juvéniles vers les eaux où ils vont frayer et vivre le reste de leurs jours. Les écologistes ont longtemps déploré les ravages que peuvent causer les barrages. Entrez dans les échelles à poissons.
L'une des échelles à poissons les plus avancées sur le plan technologique se trouve dans le Montana, à la centrale hydroélectrique de Thompson Falls, sur la rivière Clark Fork. C'est la première échelle à poissons pleine longueur aux États-Unis continentale conçue spécifiquement pour l'omble à tête plate, une espèce menacée. Les 8 millions de dollars, L'échelle de 72 pieds (22 mètres) de haut a 48 marches que le poisson peut gravir [sources :Holyoak, PPL Montana].
Les poissons nageant en amont sont attirés par la petite ouverture à la base de l'échelle par l'eau déversée. Ils commencent leur ascension de l'échelle à poissons en acier et en béton, lutter contre l'eau tumultueuse à chaque étape du chemin. Chacune des 48 étapes, ou piscines, mesure environ 5 pieds (1,5 mètre) de large et 6 à 10 pieds (1,8 à 3 mètres) de long et comporte des ouvertures en haut et en bas. Les poissons finissent par atteindre un bassin de collecte de 17 pieds (5 mètres) puis un réservoir de rétention. Une fois à l'intérieur du réservoir, les scientifiques examinent et marquent les poissons, qui sont ensuite relâchés au-dessus du barrage [sources :Holyoak, PPL Montana].
Les échelles à poissons ne fonctionnent pas toujours aussi bien qu'elles sont conçues pour le faire. Une étude distincte de l'Université du Massachusetts à Amherst a révélé que seul un petit pourcentage des populations de poissons traversent en toute sécurité les barrages observés par les chercheurs [source :Adams].
Vous pouvez voir toutes les parties d'une centrale hydroélectrique typique dans cette illustration, y compris les conduites forcées. © HowStuffWorks La nature sait une chose ou deux. Tout ce que vous avez à faire est de regarder. Quand un ingénieur hydroélectrique et un scientifique médical ont mis leurs caboches ensemble à la fin du 20e siècle, ils ont proposé une nouvelle façon d'augmenter la puissance des centrales hydroélectriques existantes de près de 10 % [source :Piesold et Caro]. Tout ce qu'ils ont fait, c'est appliquer la conception en forme de spirale des vaisseaux sanguins humains pour créer une forme similaire conduite forcée .
La conduite forcée hélicoïdale est semblable à un canon de fusil, qui a des rainures en spirale gravées à l'intérieur. L'eau vive s'écoule à travers la conduite forcée hélicoïdale, et comme une balle dans un canon rayé, commence à tourner. Les tuyaux concentrent le débit de l'eau directement sur la turbine électrique, améliorer les performances de la turbine [source :Piesold et Caro].
L'inventeur Rick Dickson a été inspiré pour créer son hydrosphère après avoir lu sur le naturaliste et explorateur Dr Charles William Beebe (photo ici), qui a sondé les profondeurs de l'océan dans une bathysphère dans les années 1930. Keystone/Getty Images C'est beau sur le papier, mais l'inventeur Rick Dickson dit que son idée peut fonctionner lorsqu'elle est mise à l'épreuve. Dickson parle d'un générateur hydroélectrique qui profite des immenses différentiels de pression dans les eaux profondes des lacs ou des océans. Il appelle ça un hydrosphère et pense qu'il peut générer jusqu'à 500 mégawatts d'énergie renouvelable en continu [source :Scoop].
Bien qu'il n'ait pas encore construit de prototype ou obtenu un brevet, L'hydrosphère de Dickson est un type de barrage hydroélectrique cylindrique qui fonctionne à partir de la pression variable de l'eau de l'océan ou du lac [source:Scoop].
L'autre invention de Dickson ne ressemble pas exactement à cette icône de l'hydroélectricité - le barrage Hoover. iStockphoto/Thinkstock L'hydrosphère a conduit Dickson à une autre invention, les Générateur Air-Eau-Gravité , qu'il considère comme la centrale hydroélectrique du futur. L'AWG est un grand, cylindre creux rempli d'air et ancré au fond marin à différentes profondeurs. Un générateur électrique se trouve à l'intérieur du cylindre. Pour générer de l'énergie, une valve laisse entrer l'eau dans l'appareil sous une grande pression. L'eau qui s'écoule pénètre dans une chambre à vide et force un piston à monter un stator , la partie fixe du générateur sur laquelle tourne un rotor. Au fur et à mesure que le piston remonte le stator, il produit de l'électricité [source :Communiqué de presse gratuit].
Lorsque le piston atteint une butée métallique au sommet du stator, il libère un clapet relié à un tuba creux à la base du cylindre. Le tuyau s'ouvre, permettant à l'air de se décompresser. Cela force le rotor vers le bas du stator, produire à nouveau de l'électricité. L'eau est également poussée hors du cylindre avec une grande force et hors du tuyau de plongée à la surface de l'océan. L'eau jaillit du haut du tuyau comme un geyser. La soupape de décharge se ferme alors, la prise d'eau rouvre, et le cycle se répète. Selon sa taille et la profondeur à laquelle il est placé dans l'océan, l'AWG peut produire jusqu'à un demi-gigawatt de puissance continue [sources :Communiqué de presse gratuit, Au-delà des combustibles fossiles]. L'appareil n'avait pas été prototypé ou breveté au moment de la publication.
Un générateur d'électricité basé sur l'énergie des vagues se trouve au large des côtes du Portugal en 2008. Un problème technique a forcé la ferme à énergie houlomotrice hors ligne après deux mois. Il utilisait des tubes flottants dont le mouvement de flottement pompait du fluide hydraulique pour entraîner des générateurs. Joao Abreu Miranda/AFP/Getty Images L'écho des vagues qui claquent contre un rivage rocheux ou une plage de sable est un son apaisant. Saviez-vous que c'est aussi un son énergique ? L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement, et les eaux vives en débordent. C'est parce que le mouvement des vagues est alimenté par le vent et la géologie océanique [source :Union of Concerned Scientists].
Les ingénieurs et les scientifiques ont mis au point une variété de dispositifs pour exploiter l'énergie hydrocinétique générée par les vagues. En réalité, les scientifiques disent que si nous pouvions extraire seulement 15 pour cent de l'énergie le long de la côte américaine (en particulier la côte ouest), les États-Unis pourraient produire autant d'électricité que tous les barrages hydroélectriques du pays [source :Union of Concerned Scientists].
Le générateur à turbine TidGen d'Ocean Renewable Power est en cours de préparation pour l'installation sur le site du projet d'énergie marémotrice de la baie de Cobscook Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Ocean Renewable Power En parlant d'énergie hydrocinétique, êtes-vous déjà allé nager dans l'océan ? La marée descendante vous a-t-elle entraîné du rivage ? Les marées ont un puissant coup de poing, et nous pouvons les utiliser pour produire de l'électricité.
En 2012, l'un des premiers projets d'énergie marémotrice aux États-Unis a commencé à fournir de l'électricité au réseau électrique. Le projet, une turbine sous-marine au large des côtes du Maine, a été construit par Ocean Renewable Power Co. La turbine ressemble à une tondeuse à gazon à l'ancienne, mais est essentiellement un type de moulin à vent sous-marin. Les pales de l'éolienne tournent lorsque la marée monte et descend de la baie Cobscook près d'Eastport. Les marées dans la région sont parmi les plus hautes du Maine, atteignant 20 pieds (6 mètres). Le générateur de 21 millions de dollars peut alimenter 25 à 30 foyers [sources :Sharp, Woodard].
Un système RiverStar impliquerait de placer des modules tout au long d'une voie navigable (comme le majestueux fleuve Colorado illustré ici) plutôt que de l'endiguer à un endroit spécifique. iStockphoto/Thinkstock Endiguer une rivière pour produire de l'électricité, c'est tellement le 20e siècle. Les barrages modifient non seulement le paysage, mais ils peuvent également affecter la faune (vous vous souvenez de ces échelles à poissons que nous avons mentionnées ?). Et si nous pouvions exploiter la puissance de la rivière sans construire de barrages et de réservoirs ? Une entreprise californienne appelée Bourne Energy pense avoir trouvé la réponse [source :Bourne Energy].
Le système RiverStar de l'entreprise récupère l'énergie cinétique tout au long d'une rivière plutôt qu'à un seul endroit, comme le font les barrages. Voici comment cela fonctionne :les ingénieurs placent un certain nombre de « modules » à travers une rivière. Chaque module est composé d'une turbine, un stabilisateur, un système d'amarrage et un système de conversion d'énergie. Des câbles en acier haute tension maintiennent chaque unité en place et se connectent les unes aux autres dans un réseau. L'eau qui coule passe à travers les turbines, et comme ils tournent, ils recueillent l'énergie de la rivière, qui entraîne un générateur. Les responsables de Bourne disent que RiverStar peut générer 50 kilowatts dans une rivière avec une vitesse de 4 nœuds. La société ajoute que RiverStar n'affecte pas les schémas de migration des poissons et n'entrave pas le trafic fluvial.
VIVACE pourrait trouver sa première maison dans la rivière Detroit. iStockphoto/Thinkstock En 2007, Michel Bernitsas, professeur à l'Université du Michigan, trouvé un moyen d'exploiter l'énergie cinétique d'une rivière qui coule en regardant comment les poissons se déplacent dans l'eau. Il a créé un appareil qu'il appelle VIVANCE , qui est l'abréviation de Vortex Induced Vibration for Aquatic Clean Energy [sources :Vortex Energy, Lafay].
Comme tout pêcheur de truite peut vous le dire, lorsqu'un banc de poissons se déplace dans l'eau, les poissons courbent leur corps et créent de minuscules tourbillons tourbillonnants. Les poissons poussent leur corps hors des tourbillons pour se propulser vers l'avant. VIVACE fonctionne de la même manière. Les ingénieurs placent une série de cylindres sur le fond de la rivière ou de l'océan. Le courant de passage circule sur les cylindres créant des tourbillons, qui déplacent les cylindres de haut en bas. A l'intérieur de chaque cylindre se trouve un aimant qui se déplace sur une bobine métallique, générer un courant électrique continu. VIVACE prend alors le courant continu et le convertit en courant alternatif. Contrairement aux autres technologies hydrocinétiques, L'invention de Bernitsas peut exploiter l'énergie des rivières à faible débit [sources :Vortex Energy, Lafay].
Les turbines sont partout où vous tournez en hydroélectricité. Dans l'océan. Dans la rivière. Dans les tuyaux. Celui-ci, l'une des plus grandes turbines sous-marines du monde, est photographié le 19 octobre, 2011, en Baie de Brehec à Plouezec, ouest de la France. Fred Tannea/AFP/Getty Images Conduites d'égouts, conduites d'eau douce, tuyaux et conduits d'eaux usées - presque chaque ville a une sorte de conduite d'eau qui serpente à travers elle. Et s'il existait un moyen d'exploiter la puissance de l'eau précipitée passant par les canalisations municipales ? Une nouvelle invention a fait exactement cela.
Une société israélienne appelée Leviathan a créé une turbine hydraulique qui peut être enfermée dans un tuyau. Lorsque l'eau s'engouffre dans la turbine, il produit de l'électricité. Le dispositif, appelé la turbine Benkatina, fonctionne à partir de l'eau qui s'écoule dans les conduites d'eau fermées, tuyaux d'égout, canaux et tuyaux qui évacuent les eaux usées des usines [source :Leviathan Energy].
Vous pourriez créer une centrale hydroélectrique dans votre maison avec un robinet et quelques autres pièces. iStockphoto/Thinkstock Imaginez transformer votre maison en une mini centrale hydroélectrique. C'est exactement ce que Fulton Innovation a en tête. La société basée au Michigan a créé des technologies hydroélectriques lilliputiennes qui peuvent alimenter des radios électriques, haut-parleurs, horloges et téléviseurs, en utilisant l'eau qui sort d'un robinet de salle de bain.
Au cœur de la technologie Splashpower de Fulton se trouve un appareil appelé générateur hydroélectrique miniature. Ces générateurs produisent de l'électricité en utilisant le débit d'eau dans une maison ou un bâtiment. Chaque fois que vous faites couler l'eau avec un mini-générateur Splashpower, vous pouvez alimenter des systèmes d'arrosage, éclairage de secours, un adoucisseur d'eau et même un éclairage extérieur du camping Les mini-appareils hydroélectriques peuvent également être utilisés pour recharger les batteries [source :Splashpower].
Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la plupart des gens vivent près des plans d'eau? L'eau permettait de se rendre facilement d'un endroit à un autre. Les sources d'eau étaient utilisées pour l'agriculture. En outre, L'hydroélectricité a été l'énergie de choix pendant des siècles. L'histoire de l'hydroélectricité est, en substance, l'histoire de l'humanité. Les anciens Grecs utilisaient leurs muscles pour moudre la farine à la main. Ils ont ensuite inventé l'une des premières roues hydrauliques qui a rendu le travail tellement plus facile. Eux et d'autres ont appliqué cette technologie à la fabrication de textiles, travail du bois et autres utilisations. À travers les siècles, nous avons conçu de nouvelles et meilleures façons d'exploiter la puissance de l'eau vive, comme celles de cet article.
