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22 April 2016 | La Revue POLYTECHNIQUE

Doublement de la production électrique

Arrivée en fin de vie, l’usine hydro-électrique des Moulinets (Moulins Rod 1920) à Orbe (VD) a fait peau neuve entre 2011 et 2013, y compris son barrage, reconstruit 50 cm en amont. Son automatisation complète a notamment permis de multiplier par deux sa production annuelle d’électricité «verte» à 5,25 GWh, soit la consommation de 1000 foyers.
Les difficultés de l’aménagement de ce site comprenaient sa localisation en vieille ville, un espace exigu et un pont classé au patrimoine, à charge limitée, imposant des contraintes pendant les travaux et l’exploitation. Ces entraves n’ont pas empêché VO Énergies Production SA, maître d’œuvre de l’ouvrage, de soigner les détails, comme les pigments du béton pour une meilleure intégration, les barrières et même le chemin d’évitement pour castors.

 
Encadrée par le pont en dos d’âne des Moulinets, datant de 1424, vue d’ensemble de la centrale des Moulinets, dont le barrage est fermé. On reconnaît les deux unités T+A sur la droite, d’où ressort l’Orbe. Sur la gauche, l’ascenseur à poissons, et sur sa droite en diagonale, la rampe à castors.
 

Pas de panne, pas d’intervention
Après avoir coordonné les travaux de génie civil, l’installation des groupes turbine–alternateur (T+A) et la pose de la vantellerie (dispositifs assurant le remplissage ou la vidange du sas), Esatech SA, l’une des entreprises mandatées, a surtout mis l’accent sur l’automatisation de l’installation. Depuis, deux turbines Kaplan de 590 kW, fournies par Kössler Gesellschaft GmbH & Co, membre du groupe Voith–Siemens, tournent sans discontinuer. «Hormis des nettoyages et graissages, pas de panne, pas d’intervention», résume Monsieur Millet, opérateur de maintenance.
 
Le technicien de maintenance de l’installation, Sébastien Millet, vérifie les différents paramètres d’un groupe T+A qu’on aperçoit en arrière-plan, avec ses bielles de manœuvre des directrices.
 

Une automatisation intégrale
Des centaines de capteurs disséminés dans toute l’installation fournissent les informations aux automates qui régulent la centrale. Des valeurs électriques comme la tension, le courant, la puissance active, la puissance réactive et le facteur de puissance, jusqu’aux températures de la salle des machines, des paliers ou des enroulements de l’alternateur, en passant par le niveau de la retenue d’accumulation et le débit dans les turbines, aucun paramètre n’est négligé.
Ces mesures déterminent le pilotage automatique de l’usine; en commençant par le barrage, les deux vannes-clapets, le dégrilleur (élimination des déchets solides), les vannes planes, en passant par l’ouverture du distributeur et des pales de la turbine, les groupes de production d’huile actionnant les vérins hydrauliques de commande des aubes et des pales de la turbine, pour finir avec plusieurs pompes d’évacuation des infiltrations et d’alimentation des circuits de refroidissement.
 
Les 500 E/S (entrées/sorties) TOR (tout ou rien) et les 100 entrées analogiques, contrôlées par Simatic ET 200S sont réparties dans toute l’installation et raccordées par Profibus.
 

Un ascenseur à poissons
Parce que le lit de l’Orbe à cet endroit n’offrait pas l’espace nécessaire pour installer une échelle à poissons traditionnelle, décision a été prise de construire un ascenseur à poissons totalement automatisé. Un débit d’attrait de 400 l/s, correspondant à une perte de 30 kW, guide quelque 200 truites dans une nacelle qui est remontée sur 6 m, quatre fois par jour. Après avoir frayé, les poissons redescendent par un système de dévalaison en cours de tests.
Sur la ligne TGV Lausanne–Paris, la liaison entre les deux pays se fait par le tunnel du Mont-d’Or, creusé au début du XXe siècle. Depuis l’achèvement du tunnel, les infiltrations d’eau, de l’ordre de 120 l/s sur un dénivelé de 65 m, sont restées constantes. VO Énergies Production SA a obtenu la concession pour turbiner ce débit pour produire de l’énergie hydroélectrique. Il s’agit de capter les eaux du tunnel à sa sortie côté Suisse et de les acheminer, via une nouvelle conduite forcée, dans un local de turbinage.
 
Un des «panels IHM» dans la centrale des Moulinets.

 
Aspect technique en bref
Six automates programmables Simatic CPU 315 gèrent l’ensemble de la centrale: un pour actionner le dégrilleur, un par groupe T+A (turbine/alternateur), un pour l’ascenseur à poissons, d’autres encore pour chacune des vannes-clapets. Leurs 500 entrées/sorties TOR (tout ou rien) et leurs 100 entrées analogiques, contrôlées par Simatic ET 200S sont réparties dans toute l’installation et raccordées par Profibus. Parmi elles, on compte la mesure de vitesse des turbines avec des compteurs sur les modules ET 200S et des départs moteurs ET 200S (asservis par des variateurs Sinamics G120C) qui comportent toutes les fonctions, y compris celles de sécurité. Le tout est commandé par trois «panels»: un par couple T+A et un mobile, le Simatic Mobile Panel 277 IWLAN, qui regroupe toutes les machines et affiche également les alarmes.
 
Esatech SA
En 1989, trois ingénieurs créent à Vevey la société Esatech SA. Spécialisée dans l’automatisation et la commande des processus industriels, elle a pu compter pour ce projet sur sa grande expérience dans les domaines des stations d’épuration et de prétraitement, des mini-centrales hydrauliques sur réseau d’eau potable, des sous-stations et réseaux de distribution de moyenne tension, ainsi que la télégestion de turbines.
www.esatech.ch
 
VO Énergies Holding SA
Née de la fusion des Usines de l’Orbe et de la Société électrique du Châtelard, VO Énergies Holding SA regroupe aujourd’hui neuf sociétés, qui proposent l’accès aux réseaux de télévision, radio, Internet et téléphone, mais aussi au gaz naturel. De plus, par l’exploitation de trois centrales hydrauliques certifiées «Énergie verte» à Orbe et à Vallorbe, l’entreprise produit et distribue de l’énergie électrique.

www.voenergies.ch

 
Siemens Suisse SA
Digital Factory & Process Industries and Drives
8047 Zurich
Tél. 848 822 844
www.siemens.ch/industry/fr