Au CREMHyG, la nouvelle plateforme HydroPHIL simule les régimes transitoires extrêmes des centrales hydroélectriques. Elle reproduit en temps réel les réactions des turbines face aux perturbations du réseau et aux mouvements de l’eau, pour mieux concevoir, tester et fiabiliser les futures machines.
L’institut SuperGrid, laboratoire concessionnaire du Centre de Recherche et d'Essais de Machines Hydrauliques de Grenoble INP - UGA (CREMHyG), y a installé une nouvelle plateforme expérimentale ouvrant la voie à une meilleure compréhension des phénomènes transitoires dans les centrales hydroélectriques. Baptisée HydroPHIL, cette installation unique développée par l'Institut SuperGrid, s’adresse aux industriels qui conçoivent ou rénovent des groupes turbines-alternateurs dans un contexte de transition énergétique.
Historiquement tourné vers l’évaluation des performances des turbines en régime stable grâce à sa plateforme TM1, le laboratoire se dote avec HydroPHIL d’un outil complémentaire, capable de simuler de manière réaliste les situations transitoires les plus critiques : démarrages, arrêts d’urgence, coup de bélier, cavitation, séparation de colonne d’eau... Autant de phases sensibles, souvent à l’origine de fortes sollicitations mécaniques, que les exploitants cherchent à mieux anticiper pour garantir la sécurité et la longévité des machines. « Lorsqu’on coupe brutalement l’écoulement dans une turbine, une très grande bulle de vapeur peut se former sous la machine, explique Hugo Mesnage, ingénieur de recherche et responsable d’essais à l’institut SuperGrid, à propos des essais en cours sur la séparation de colonne. Cette bulle, que l’on peut confondre avec du vide, va exercer une force de rappel sur l’ensemble de la masse d’eau en mouvement, dont l’implosion coïncide avec une collision violente et potentiellement destructrice, sous la turbine. »
Issue de cinq années de développement, la plateforme HydroPHIL est opérationnelle depuis un an. Elle repose sur un modèle réduit de centrale de pompage-turbinage, intégrant un circuit hydraulique capable d’émuler les variations de pression à l’entrée et à la sortie des turbines. Un simulateur de réseau électrique permet également d’étudier l’interaction des machines avec le réseau en conditions dynamiques, et d'évaluer leur conformité aux exigences de stabilité et de services système.
Déjà utilisée dans le cadre d’un contrat avec le constructeur Andritz pour tester des solutions de rénovation sur des barrages d’Hydro-Québec, HydroPHIL permet d’intégrer la "physique dans la boucle" (Power Hardware In the Loop). Grâce à une instrumentation fine et des capacités de contrôle en temps réel, elle reproduit fidèlement les comportements de machines industrielles à différentes échelles, conformément aux lois d’homologie.
Avec cette infrastructure, le CREMHyG renforce son expertise dans le domaine stratégique du stockage d’énergie par pompage. Elle s’inscrit dans les objectifs de l’Institut SuperGrid, qui œuvre à la mise en œuvre de réseaux électriques plus flexibles et mieux adaptés à l’intégration des énergies renouvelables.
Au-delà des tests industriels, la plateforme pourrait, à terme, ouvrir la voie à de nouveaux protocoles de formation ou d’expérimentation scientifique, contribuant à faire de Grenoble un pôle d’excellence dans le domaine de l’hydroélectricité intelligente.
