Orlík avant sa modernisation : les études techniques en cours

Avant d'entreprendre la modernisation d'une grande centrale hydroélectrique, les ingénieurs doivent en connaître précisément l'état actuel. Pour la centrale hydroélectrique d'Orlík, en République tchèque, cela implique d'examiner en détail les structures existantes, de recueillir des données techniques précises et d'analyser le comportement des équipements actuels dans leurs conditions réelles d'exploitation.

Dans le cadre des préparatifs de l'un des projets de modernisation hydroélectrique les plus importants de République tchèque, Litostroj Engineering réalise une vaste campagne d'investigations techniques sur les installations existantes. Les résultats constitueront une base essentielle pour concevoir et intégrer les nouvelles technologies de turbines dans la salle des machines existante.

Examiner ce qui se cache sous la surface

La modernisation d'une centrale hydroélectrique existante est fondamentalement différente de la construction d'une nouvelle installation. Les ingénieurs doivent travailler avec des structures conçues et construites il y a plusieurs décennies, dont la documentation d'origine ne contient pas nécessairement toutes les informations requises pour répondre aux exigences techniques actuelles.

À Orlík, les investigations portent sur les ouvrages de génie civil existants, les équipements mécaniques et les conditions hydrauliques. Lors de l'arrêt programmé du groupe de production TG4, les équipes de Litostroj Engineering ont installé plus de 89 capteurs de mesure afin de surveiller le comportement des structures et des équipements existants.

Les mesures couvrent également des zones normalement inaccessibles en exploitation, notamment la turbine et les passages hydrauliques. Le groupe turbine actuel traite un débit d'eau pouvant atteindre 150 m³ par seconde, avec une vitesse d'écoulement d'environ 15 m/s.

Pour mieux visualiser ce volume : à un tel débit, une piscine olympique serait vidée en environ 17 secondes. Cela représente près de 3,5 piscines olympiques chaque minute.

Combiner le balayage laser, les mesures et les inspections sous-marines

La compréhension de l'installation existante nécessite davantage que de simples inspections conventionnelles. Les équipes d'ingénierie combinent donc plusieurs méthodes avancées de diagnostic et d'investigation afin d'obtenir une représentation aussi précise que possible de l'état de la centrale.

La campagne d'investigations techniques comprend :

• Balayage laser 3D : Un relevé détaillé de la salle des machines, des équipements existants et des passages hydrauliques permet d'en déterminer précisément la géométrie et les dimensions.
• Mesures structurelles et opérationnelles : Des capteurs surveillent les vibrations, les charges structurelles, la pression dans la bâche spirale ainsi que les pulsations de pression dans les passages hydrauliques, dans différentes conditions d'exploitation.
• Inspections sous-marines : Un drone sous-marin permet d'inspecter des zones difficilement accessibles avec les méthodes conventionnelles.
• Prélèvements de carottes de béton : Au total, 84 carottes ont été prélevées à différents endroits des structures en béton, puis envoyées en laboratoire afin d'évaluer leur résistance, leurs propriétés en traction et leur composition chimique.

Ensemble, ces opérations génèrent plusieurs centaines de gigaoctets de données techniques et permettent d'acquérir une connaissance approfondie de la centrale existante.

Préparer le passage de la technologie Kaplan à la technologie Francis

Les informations recueillies lors des investigations contribueront directement à la conception des nouveaux groupes de production.

Dans le cadre de la modernisation, les turbines Kaplan existantes seront remplacées par deux turbines Francis et deux turbines-pompes Francis réversibles. Deux des quatre groupes pourront ainsi fonctionner aussi bien en mode production d'électricité qu'en mode pompage, transformant Orlík en une importante centrale de transfert d'énergie par pompage (STEP).

L'un des principaux défis techniques consiste à intégrer les nouvelles turbines-pompes Francis réversibles dans des structures initialement conçues pour des turbines Kaplan. Cela nécessite une connaissance approfondie de la géométrie existante, de l'état des structures et des charges réellement subies en exploitation.

Les investigations jouent donc un rôle essentiel dans la réduction des incertitudes lors de la conception et permettent de garantir que les nouveaux équipements seront développés spécifiquement pour les conditions de la centrale existante.

Comme l'explique Peter Šály, directeur général de Litostroj Engineering, il est essentiel, avant de lancer la fabrication des nouvelles turbines, de comprendre comment les groupes actuels sollicitent les structures, comment les vibrations se transmettent au béton et comment la pression évolue dans l'ensemble du système hydraulique.

Poser les bases de l'avenir

Les investigations techniques constituent une étape préparatoire essentielle de la modernisation globale d'Orlík. La phase principale des travaux de construction devrait débuter en 2027 et s'achever en 2033.

Une fois modernisée, la centrale conservera une puissance installée totale de 364 MW et offrira une capacité de stockage d'énergie pouvant atteindre 750 MWh. En permettant de stocker l'électricité et de la restituer au réseau lorsque cela est nécessaire, Orlík jouera un rôle de plus en plus important dans l'équilibrage du système électrique tchèque et dans l'intégration des sources d'énergie renouvelables.

Pour Litostroj Engineering, ce projet illustre un principe fondamental de la modernisation des centrales hydroélectriques complexes : une ingénierie réussie commence par une compréhension approfondie de l'existant.