Repousser les limites de la puissance à la STEP Dlouhé Stráně

Située dans les montagnes pittoresques de la République tchèque, la station de transfert d'énergie par pompage (STEP) de Dlouhé Stráně est une merveille d'ingénierie. Équipée à l'origine de puissantes turbines-pompes installées en 1996, la centrale fonctionne dans des conditions de chute extrêmement élevée et constitue un actif essentiel pour la stabilité du réseau.
Cependant, afin de répondre à l'évolution des besoins énergétiques et d'assurer une fiabilité à long terme, le propriétaire et exploitant de la centrale, ČEZ, a lancé un projet essentiel d'augmentation de puissance des unités. Litostroj Power et Litostroj Engineering ont pris en charge la réalisation d'une modernisation complète.

Le défi : charges dynamiques et exigences opérationnelles

Après près de deux décennies d'exploitation rigoureuse, la roue de turbine d'origine de Dlouhé Stráně a été confrontée à d'importants défis nécessitant une intervention technique immédiate.

• La roue d'origine approchait de la fin de sa durée de vie, conséquence directe des charges dynamiques incroyablement élevées subies lors des fréquentes opérations en mode turbine-pompe.
• ČEZ exigeait une plage de fonctionnement beaucoup plus large pour la machine, en particulier en mode de production.
• Le client exigeait également une amélioration globale du rendement total de l'ensemble du cycle turbine-pompe.

Concevoir une solution de poids

Pour relever ces défis, les concepteurs hydrauliques et mécaniques de Litostroj ont collaboré pour développer une conception de roue entièrement nouvelle destinée à remplacer l'ancienne. La phase d'ingénierie a fait appel à des méthodes de diagnostic et d'essai de pointe afin de garantir la fiabilité et la performance.

• Une recherche hydraulique approfondie a été menée à l'aide de la dynamique des fluides numérique (CFD) afin d'optimiser la forme de la turbine et d'améliorer les niveaux de rendement dans les modes turbine et pompe.
• Pour garantir que la nouvelle roue puisse résister aux charges dynamiques sévères, les ingénieurs ont utilisé des simulations par la méthode des éléments finis (FEM) afin d'évaluer les fréquences propres, les modes de vibration et la réponse structurelle à l'excitation dynamique.
• La fabrication de l'imposante roue, d'un diamètre de 4 540 mm, a représenté une tâche monumentale. Il a fallu environ 14 mois pour mener à bien l'ensemble du processus, ce qui en fait l'une des plus grandes roues Francis produites par Litostroj en plus de 70 ans.
• Afin de minimiser le risque de défauts liés au soudage dans les zones fortement sollicitées, Litostroj a développé un concept de soudage innovant qui déplace les soudures critiques vers le canal d'écoulement, où les contraintes sont nettement plus faibles. Litostroj a été la première entreprise du secteur de l'hydroélectricité à mettre en œuvre avec succès cette technologie.

Conclusion

L'installation de la nouvelle roue a transformé les capacités opérationnelles de l'unité TG2 à Dlouhé Stráně. La nouvelle conception hydraulique a considérablement élargi la plage de fonctionnement de la turbine, lui permettant de produire de l'énergie en toute sécurité, depuis une puissance extrêmement faible de 5 MW jusqu'à un maximum de 328 MW.
En augmentant avec succès le rendement dans les deux modes de fonctionnement et en fournissant le cœur de la plus grande unité turbine-pompe unique en exploitation en Europe, Litostroj a fermement confirmé sa position parmi les principaux fabricants mondiaux de turbines hydrauliques.