Lester Allan Pelton et l'invention de l'énergie hydroélectrique

Lester Pelton a inventé un type de turbine à eau à jet libre appelée Pelton Wheel ou Pelton turbine. Cette turbine est utilisée pour la production d'énergie hydroélectrique. C'est l'une des technologies vertes d'origine, remplaçant le charbon ou le bois par la puissance de l'eau qui tombe.

Lester Pelton et la turbine à roue hydraulique de Pelton

Lester Pelton est né en 1829 à Vermillion, Ohio. En 1850, il a immigré en Californie au moment de la ruée vers l'or. Pelton gagnait sa vie comme charpentier et mécanicien de chantier.

À cette époque, il y avait une forte demande de nouvelles sources d'énergie pour faire fonctionner les machines et les usines nécessaires à l'expansion des mines d'or. De nombreuses mines dépendent de machines à vapeur, mais celles-ci nécessitent des réserves épuisables de bois ou de charbon. Ce qui était abondant était l'énergie hydraulique des ruisseaux de montagne et des chutes d'eau.

Les roues hydrauliques qui avaient été utilisées pour alimenter les moulins à farine fonctionnaient mieux sur les grandes rivières et ne fonctionnaient pas bien dans les criques et cascades de montagne les plus rapides et les moins volumineuses. Ce qui a fonctionné, ce sont les nouvelles turbines à eau qui utilisaient des roues à godets plutôt que des panneaux plats. La conception de la roue Pelton très efficace a été un point de repère dans les turbines à eau.

W. F. Durand de l'Université de Stanford a écrit en 1939 que Pelton avait fait sa découverte en observant une turbine à eau mal alignée où le jet d'eau frappait les tasses près du bord plutôt qu'au milieu de la tasse. La turbine s'est déplacée plus rapidement. Pelton a intégré cela dans sa conception, avec un diviseur en forme de coin au milieu d'une double tasse, divisant le jet. Maintenant, l'eau éjectée des deux moitiés des coupelles fendues agit pour propulser la roue plus rapidement. Il a testé ses créations en 1877 et 1878, obtenant un brevet en 1880.

En 1883, la turbine Pelton a remporté un concours pour la turbine à roue hydraulique la plus efficace détenue par l'Idaho Mining Company de Grass Valley, en Californie. La turbine de Pelton s'est avérée efficace à 90,2%, et la turbine de son concurrent le plus proche n'était efficace qu'à 76,5%. En 1888, Lester Pelton a formé la Pelton Water Wheel Company à San Francisco et a commencé à fabriquer en masse sa nouvelle turbine à eau.

La turbine à roue hydraulique Pelton a établi la norme jusqu'à ce que la roue à impulsion Turgo soit inventée par Eric Crewdson en 1920. Cependant, la roue à impulsion Turgo était une conception améliorée basée sur la turbine Pelton. Le Turgo était plus petit que le Pelton et moins cher à fabriquer. La turbine Tyson et la turbine Banki (également appelée turbine Michell) sont deux autres systèmes hydroélectriques importants..

Les roues Pelton ont été utilisées pour fournir de l'énergie électrique aux installations hydroélectriques du monde entier. L'un d'eux dans la ville de Nevada a produit 18 000 chevaux-vapeur d'électricité pendant 60 ans. Les plus grandes unités peuvent produire plus de 400 mégawatts.

Hydroélectricité

L'hydroélectricité convertit l'énergie de l'eau courante en électricité ou en hydroélectricité. La quantité d'électricité produite est déterminée par le volume d'eau et la quantité de "tête" (la hauteur des turbines de la centrale électrique à la surface de l'eau) créée par le barrage. Plus le débit et la tête sont importants, plus l'électricité est produite.

La puissance mécanique des chutes d'eau est un outil séculaire. De toutes les sources d'énergie renouvelables qui produisent de l'électricité, l'hydroélectricité est la plus utilisée. C'est l'une des plus anciennes sources d'énergie et a été utilisée il y a des milliers d'années pour faire tourner une roue à aubes à des fins telles que le broyage de grains. Dans les années 1700, l'hydroélectricité mécanique était largement utilisée pour le fraisage et le pompage. 

La première utilisation industrielle de l'hydroélectricité pour produire de l'électricité a eu lieu en 1880, lorsque 16 lampes à arc-brosse ont été alimentées à l'aide d'une turbine à eau à la Wolverine Chair Factory de Grand Rapids, Michigan. La première centrale hydroélectrique américaine a ouvert ses portes sur la rivière Fox, près d'Appleton, dans le Wisconsin, le 30 septembre 1882. Jusqu'alors, le charbon était le seul combustible utilisé pour produire de l'électricité. Les premières centrales hydroélectriques étaient des stations à courant continu construites pour alimenter l'éclairage à arc et à incandescence au cours de la période d'environ 1880 à 1895..

Étant donné que la source d'hydroélectricité est l'eau, les centrales hydroélectriques doivent être situées sur une source d'eau. Par conséquent, ce n'est que lorsque la technologie de transmission de l'électricité sur de longues distances a été développée que l'hydroélectricité est devenue largement utilisée. Au début des années 1900, l'énergie hydroélectrique représentait plus de 40% de l'approvisionnement en électricité des États-Unis..

Les années 1895 à 1915 ont vu des changements rapides se produire dans la conception hydroélectrique et une grande variété de styles de plantes construits. La conception des centrales hydroélectriques est devenue assez bien standardisée après la Première Guerre mondiale, l'essentiel du développement dans les années 1920 et 1930 étant lié aux centrales thermiques et à la transmission et à la distribution..