Aération de turbines hydrauliques pour augmenter les concentrations d’oxygène dissous en aval

La concentration d’oxygène dissous dans l’eau joue un rôle vital dans le cycle biogéochimique et dans la fonction de l’écosystème aquatique. Dans les climats chauds, les températures provoquent une stratification thermique dans les réservoirs hydroélectriques empêchant le mélange et conduisant à la désoxygénation des eaux dans l’hypolimnion du réservoir. La production d’hydroélectricité avec des turbines extrayant l’eau en profondeur ayant une faible teneur en oxygène dissous a un impact négatif sur l’écosystème fluvial en aval. La législation (Canada, États-Unis et ailleurs) exige désormais de respecter les limites minimales de concentration en oxygène dissous dans les cours d’eau. Les approches technologiques pour ré-aérer l’eau dans la turbine avec l’injection des bulles d’air est une solution qui réduit également les vibrations lors du fonctionnement de la turbine à charge partielle, ce qui est de plus en plus utilisé pour équilibrer le réseau en raison des charges intermittentes des énergies renouvelables. Les technologies de modernisation pour ré-aérer les écoulements sont préférées, car elles ont moins d’impact sur les revenus. Andritz Hydro Canada a mis en œuvre l’un des premiers prototypes d’aération dans l’aspirateur à l’aide de déflecteurs coudés à la centrale de Canyon Ferry, démontrant la viabilité de ce système. S’appuyant sur une première étude exploratoire collaborative, Andritz Hydro vise à optimiser la technologie du déflecteur coudé, à comprendre les processus physiques de l’écoulement diphasique de l’essaim de bulles aspirées dans l’écoulement de l’aspirateur et à quantifier la dissolution ultérieure de l’oxygène dans l’écoulement. Des lois de similitude seront développées et l’objectif final est de soutenir le développement d’un modèle informatique pour prédire les opérations prototypes. Andritz Hydro Canada se positionnera comme un chef de file pour les projets hydroélectriques ayant des exigences environnementales comme les niveaux d’oxygène dissous, capable de garantir les exigences réglementaires requises (ou supérieures a celles-ci) pour l’oxygène dissous tout en optimisant le rendement de la turbine.

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