FR:Power generation/Hydropower

Les activités utilisant la force hydraulique prévoient le plus souvent la conversion de l'énergie mécanique de l'eau en électricité ou en mouvement de rotation.
Elles ont cours depuis l'antiquité, à commencer par les moulins à eau jusqu'aux installations industrielles modernes des centrales hydroélectriques.

En tant que systèmes de conversion d'énergie, les moulins et les centrales électriques ont besoin d'importants et constants volumes d'eau.
La connaissance de ces installations est utile pour une gestion éclairée de l'eau, l'aménagement du territoire et la planification énergétique.
Cartographier les cours d'eau artificiels est complémentaire à celle des cours d'eau naturels, afin de créer un réseau hydrographique global sur OpenStreetMap.

La communauté OSM a complété les attributs et leur documentation nécessaires à la description de plusieurs objets différents à propos des installations hydrauliques.
Dès à présent, les attributs employés ci-dessous sont utilisables pour décrire les cours d'eau situés entre les prises d'eau, stockages, barrages, centrales et restitutions.
Cette page est prévue pour donner un aperçu le plus complet possible aux contributeurs et comment ces données peuvent être interprétées dans le monde.

Nous parlons d'installations industrielles, souvent inaccessibles au public et présentant des risques en aval des prises d'eau, barrages ou centrales.
Collecter des informations sur le terrain doit toujours se faire en sécurité et dans le respect des règlements/rappels du danger. Vous ne devez pas vous introduire dans des périmètres à risque et cette documentation n'attend pas que vous franchissiez ces limites.

Objets concernés

Comme tout projet thématique, nous sommes intéressés par un certain nombre d'objets précis :

Hydroélectricité

L'hydroélectricité est l'usage le plus moderne de la force hydraulique.

Nous avons l'habitude de décrire les installations hydroélectriques avec power=plant + plant:source=hydro.
Ces installations sont souvent dispersées entre plusieurs sites, elles sont liées par des relations qui impliquent toutes les voies d'eau et les équipements électriques.

Les cours d'eau et les équipements électriques sont décrits de sorte à obtenir un réseau routable dans OSM :

• waterway=stream, waterway=river
• waterway=canal, waterway=pressurised
• natural=water
• man_made=pipeline
• power=generator
• waterway=dam, waterway=weir
• power=plant, power=generator
• power=line, power=cable

La connaissance des accès routiers et chemins privés semble peu utile et peut être moins vérifiable puisque rarement publiquement documenté.

Moulins à eau

Les moulins à eau sont des installations plus simples mais tout aussi industrielles pour obtenir un mouvement de rotation depuis un flux d'eau.

Il est habituel d'utiliser man_made=watermill pour qualifier les bâtiments qui les abritent.
Il est utile de décrire les cours d'eau d'amenée et de restitution en plus de cela.

Contribuer

Les installations pour exploiter la force hydraulique reposent sur des infrastructures complexes.
Même pour d'anciens moulins, on pouvait construire des canaux souterrains, des ponts-aqueducs ou des cavernes afin de disposer de l'approvisionnement en eau le plus fiable possible.

La connaissance de ces installations peut être construite sur le terrain, grâce aux documentations disponibles et compatibles ou les archives publiques.
Il est aussi possible de documenter les espaces habituellement fermés au public pendant les journées portes ouvertes, dans le respect des consignes locales.

Cette documentation encourage la description des cours d'eau et des chemins électriques seulement.
Vous pouvez tracer des géométries le long des cheminements réels et les connecter aux topologies existantes.
Les réseaux hydrologiques et électriques seront ainsi de plus en plus routables en tenant compte des usages réels.

La régulation de l'eau

Plusieurs méthodes différentes permettent d'exploiter l'eau en s'adaptant au contexte.
De tels moyens sont décrits dans OSM grâce à deux pratiques indépendantes : dessiner les réservoirs sous forme de polygones et compléter les attributs plant:method=* sur power=plant ou generator:method=* sur power=generator.

Fil de l'eau

Les installations les plus simples fonctionnent au fil de l'eau : elles fonctionnent lorsqu'il y a assez (physiquement ou réglementairement) l'eau dans la rivière et s'arrêtent sinon.
Elles ne sont pour autant pas pilotables et leur fonctionnement contraint par la présence d'eau.

De telles installations n'ont pas de réservoir amont et les conduites forcées sont alimentées par l'eau captée dans le cours d'eau qui les traverse.

Les centrales sont taguées avec plant:method=run-of-the-river et les générateurs avec generator:method=run-of-the-river.

Lac

Des installations plus élaborées peuvent utiliser un stockage amont, où l'eau est retenue derrière un barrage pour ainsi rendre son usage pilotable. Une vanne est ouverte pour produire de l'électricité à la demande.
Le réservoir est dessiné comme un polygone couvrant la plus grande surface d'eau possible avec natural=water + water=reservoir.

Les centrales sont décrites avec plant:method=water-storage et les générateurs avec generator:method=water-storage.

Pompage / turbinage

Les installations les plus élaborées peuvent utiliser leurs turbines comme des pompes et leurs générateurs comme des moteurs pour pomper de l'eau vers l'amont.
Les réservoirs amont et aval sont dessinés comme des polygone couvrant la plus grande surface d'eau possible avec natural=water + water=reservoir.

Les centrales sont décrites avec plant:method=water-pumped-storage et les générateurs comme generator:method=water-pumped-storage.

La chaîne hydraulique

La chaîne hydraulique comprend l'ensemble des cours d'eau entre la prise d'eau et sa restitution. Ce sont des Waterways artificielles particulières.
On y voit souvent différentes sections à l'écoulement de l'eau selon différents régimes, libre ou en charge.

De nombreux équipements hydrauliques peuvent être installés le long de cette chaîne, selon l'environnement et l'énergie à produire par l'installation concernée.

• La chaîne peut être courte, comprise entre un barrage et l'usine installée à son pied (voir le chapitre sur les usines).
• La chaîne peut aussi être très longue, transportant l'eau entre montagnes et usines installées à plusieurs kilomètres.

L'eau peut être transportée à travers plusieurs canaux de transmission, parfois souterrains dans des pipeline ou des galeries (tunnel=flooded), avant d'être envoyée vers la prise d'eau aboutissant aux usines de production.
Cela dépend principalement de l'étendue du bassin versant collecté et le relief avec lequel il faut composer. Cela rend chaque installation unique.

Même si le flux de l'eau doit être contrôlé lorsqu'il entre dans un ouvrage artificiel, ceux-ci sont réputés inondés en permanence.
Vous trouverez de l'eau le plus souvent à l'intérieur, même si les usines ou moulins en aval sont indisponibles.
En conséquence, il n'est pas recommandé d'ajouter intermittent=yes sur les sections de la chaîne hydraulique.

Vous trouverez d'avantage de conseils pour décrire ces sections ci-dessous.

Barrages

L'attribut OSM concerné: waterway=dam
Les barrages sont des édifices visibles qui méritent d'être présents sur OSM.
Ils sont utiles pour concentrer une grande quantité d'eau collectée dans un bassin versant.

On trouve toutes tailles d'édifices, grands comme petits.
En fonction de la taille à cartographier, il peut être décrit grâce à un simple chemin waterway=dam en travers du cours d'eau traversé ou un polygone couvrant l'empreinte au sol du barrage.
Des indications détaillées sur waterway=dam sont disponibles pour cartographier les débits réservés, vidanges ou déversoirs.

Les barrages permettent de réguler le niveau de l'eau disponible au niveau des prises d'eau (voir ci-après).
Des vannes de régulation (souvent valve=gate) sont installées pour retenir l'eau. Elles peuvent être ainsi fermées ou ouvertes à la demande lors de l'exploitation du barrage.

Voici quelques exemples :

• 

  1090278038 1090278038

• 

  544156138 544156138

Les abords amont et aval des barrages peuvent être dangereux et l'accès est déconseillé, parfois interdit.
La navigation à proximité d'un barrage peut mener à des accidents ou noyades et l'accès aux abords en aval à des inondations soudaines.
Respectez systématiquement les règlements et avertissements a proximité pour rester en sécurité.

Prises d'eau

Les prises d'eau sont les lieux où l'eau est captée dans le milieu naturel et dirigée vers les ouvrages artificiels avals.
Elles sont souvent positionnées à proximité d'un barrage et sont des installations complètement différentes, composées de différents aménagements.

Elles comprennent souvent un dégrilleur et un dé-sableur pour empêcher les sables et cailloux de suivre le flux de l'eau et être dirigés vers les canalisations ou galeries.
Chaque point d'entrée de l'eau dans les conduits artificiels sont décrits sur des nœuds connectant le milieu naturel (stream ou river) aux cours d'eau artificiels. Ces nœuds sont munis de la valeur de inlet=* la plus appropriée, inlet=screen par exemple.

Leur cartographie se concentre sur les cours d'eau et les bâtiments de surface.
Il est recommandé de décrire l'altitude du seuil des inlet=* avec ele=*.

Le régime d'écoulement dans les conduits d'amenées ou forcés en aval dépend largement de la conception de leur prise d'eau.
Vous devrez faire attention au niveau minimum d'eau admissible pour déterminer si de l'air peut rentrer ou non dans ces conduits.
Si il est impossible que l'air rentre dans le conduit, ce dernier sera obligatoirement en charge (waterway=pressurised).

Voici quelques exemples :

• 

  847331658 847331658

Conduits d'amenées

Les cours d'eau d'amenée sont prévus pour transporter l'eau depuis les prises d'eau jusqu'aux conduites forcées, lorsque c'est nécessaire.
Toutes les sections de ces cours d'eau sont décrits avec usage=headrace.

Ils peuvent consister en des canaux de surface ou souterrains avec des conceptions diverses.
Les galeries peuvent être exploitées en écoulement libre (waterway=canal) ou en charge (waterway=pressurised) en fonction des prises d'eau amont.

Dans le cas de chaînes hydrauliques très courtes, lorsque les usines sont installées au pied des ouvrages de captage, il peut ne pas y avoir de cours d'eau d'amenée : les conduites forcées sont directement connectées aux prises d'eau.

Les canaux ou galeries d'amenées peuvent se trouver exceptionnellement accessibles lors d'une visite, par exemple pendant une maintenance ou inspection périodique.
Cependant, le cours normal de l'eau peut être restauré à tout moment et vous ne devez pas vous rendre dans ces ouvrages.
Respectez systématiquement les consignes et avertissement pour rester en sécurité.

Cheminées d'équilibre

Puisqu'une grande quantité d'eau peut circuler dans les ouvrages d'amenée, en particulier ceux en charge, une cheminée d'équilibre est nécessaire pour protéger ces conduits du bélier hydraulique.
Ces édifices peuvent avoir l'apparence de puits ou de cheminées profonds de plusieurs centaines de mètres. Ils sont prévus pour permettre l’expansion d'une certaine quantité et lui permettre d'atteindre un équilibre sans endommager les ouvrages amont.

Ils peuvent être décrits :

• Comme des nœuds membres du cours d'eau, avec pipeline=surge_tank, optionnellement diameter=*.
• Comme des polygones avec man_made=shaft ou man_made=chimney et barrier=* en fonction de ce qui est vu sur le terrain. Ce polygone ne doit pas avoir pipeline=surge_tank puisqu'il n'est pas connecté au cours d'eau.

Les ouvrages d'équilibre sont habituellement construits à l'amont proche des vannes qui sont responsables du bélier hydraulique qu'il sont sensés dissiper.
Vous trouverez ces puits/cheminées à proximité des bâtiments qui hébergent ces vannes, reliés par le cours d'eau. L'accès au puits n'est pas possible pendant l'exploitation puisqu'il est intégralement rempli d'eau.

Les ouvrages d'équilibre sont des endroits dangereux : en fonction du bélier à dissiper, particulièrement lors d'arrêt d'urgence brutaux, l'eau peut jaillir du puits ou de la cheminée en inondant les alentours.
Pensez à vous tenir à bonne distance et ne tombez jamais à l'intérieur.
Soyez attentifs aux règles et avertissement sur place pour rester en sécurité.

Mises en charge

Les bassins de mise en charge sont utiles pour permettre de connecter des cours d'eau d'amenée à écoulement libre à des conduites forcées sous pression en assurant que l'air ne puisse pas s'introduire en aval.
Ce sont des réservoirs particuliers qui n'ont pas de grand volume de stockage.

Vous pouvez les trouver en extérieur ou bien dans un bâtiment de service et les cartographier comme des polygones avec natural=water + water=reservoir.
Leur conception les rendent légèrement plus profonds que le canal amont, suffisamment pour maintenir le niveau de l'eau au dessus de l'embouchure des conduits avals.
Un dégrillage supplémentaire peut être installé pour éviter à qui ou quoi que ce soit d'être aspiré par le flux d'eau.
Les bassins de mise en charge sont souvent accompagnés d'un déversoir pour permettre à l'eau de s'échapper en cas de fermeture de vanne en aval.

Aucun bassin de mise en charge n'est nécessaire à l'extrémité des cours d'eau d'amenée en charge et le déversoir est remplacé par une cheminée d'équilibre.

Conduites forcées

Les conduites forcées sont toujours des canalisations sous pression (pressurised, water, pipeline).
Elles sont prévues pour diriger l'eau sur les turbines à la plus forte pression possible.
Toutes les sections des conduites forcées sont munies de usage=penstock.

Elles peuvent être directement raccordées aux prises d'eau (sous le niveau de l'eau) ou alimentées par des ouvrages d'amenée.
Les conduites forcées sont habituellement protégées par des vannes de tête, peu après leur embouchure. Les vannes peuvent être installées au même endroit qu'un bassin de mise en charge ou dans un bâtiment dédié.

Les conduites forcées peuvent être visibles dévalant les pentes des montages ou bien directement forées dans le relief, souvent sous la forme de puits blindés verticaux.
Leur blindage avec des sections de tube les font ressembler à des pipelines et man_made=pipeline est obligatoire.

Restitutions

Une fois la force de l'eau convertie dans les usines de production, l'eau doit être restituée au milieu naturel.
Les cours d'eau de restitution sont construits entre le fond de chaque générateur dans l'usine au déversoir naturel (outfall).
Toutes les sections de ces cours d'eau sont décrits avec usage=tailrace.

Tout comme les ouvrages d'amenée, les restitutions peuvent consister en des canaux de surface ou souterrains avec des conceptions diverses.
Les galeries peuvent être exploitées en écoulement libre (waterway=canal) ou en charge (waterway=pressurised) en fonction de la localisation de leur débouché.

Bien que ces ouvrages de restitutions soient réputés être exploités à basse pression, ils restent des endroits dangereux.
Les usines peuvent être démarrées sans préavis et l'eau relâchée peut vous surprendre. Vous ne devez pas vous trouver dans les canaux ou stationner aux débouchés de ces ouvrages.
Soyez toujours attentifs aux consignes et avertissements pour rester en sécurité.

Les usines de production

Le barrage usine de Génissiat en France 80667335 80667335

Les usines de production sont les endroits où sont hébergés les générateurs (power=generator) pour produire de l'électricité.
Elles contiennent d'autres équipements de sécurité ou bien des vannes de pied (de la conduite forcée).
Elles sont liées (ou peuvent également contenir) un poste électrique d'évacuation comme dans toute autre centrale électrique.

Les usines sont souvent des bâtiments, construits à la surface ou dans des cavernes et en matière d'hydroélectricité, sont différentes des centrales (power=plant).
Elles peuvent être décrites avec building=industrial.

Les centrales électriques sont généralement des relations power=plant avec type=site incluant l'ensemble des cours d'eau artificiels, barrages, usines pour une même installation.
Voyez 3148211 3148211 vs 233803622 233803622 par exemple.

Vannes

Les vannes de pied sont situées dans (ou à proximité immédiate) des usines de production et supportent la plus forte pression de l'installation puisque situées à côté des générateurs.
Elles sont décrites avec pipeline=valve sur un nœud membre de la conduite forcée.
Les vannes sous une haute chute sont souvent valve=ball pour supporter la forte pression
Les vannes de basse chute peuvent être valve=butterfly avec de moindres contraintes.

Lors des visites, vous pouvez observer par quels moyens les vannes changent d'état et utiliser actuator=hydraulic_cylinder ou actuator=electric_motor.

Générateurs

Les générateurs hydroélectriques sont décrits sur des nœuds à la connection de la conduite forcée amont et du canal de fuite aval.

Ils sont systématiquement munis de power=generator + generator:source=hydro.
Vous pouvez également utiliser generator:method=* et generator:type=* si vous disposez de ces informations.

Turbines

OpenStreetMap ne dispose pas actuellement des attributs nécessaires pour décrire les turbines à part entière. Elles sont actuellement mêlées aux générateurs par soucis de simplicité.
Sans parler du fait que les turbines peuvent être situées immédiatement sous le générateurs sur les groupes à axe vertical, rendant leur description plus difficile sur des nœuds superposés.

Une proposition reste à écrire sur le sujet, pour apporter les attributs nécessaires et tenir comptes de quelques autres situations particulières (plusieurs turbines sur le même alternateur...).

Travaux de référence

Plusieurs propositions ont été écrites depuis 2013 pour consolider nos outils :

• Consolidation des générateurs électriques.
• Cours d'eau pour la force hydraulique, améliorations des équipements hydrauliques.
• Proposition sur les réservoirs pour les retenues d'eau.
• Les vannes, particulièrement applicables aux installations hydrauliques.
• Les pompes, proposant quelques équipements pour les installations de pompage turbinage.
• Embouchures et débouchés.

Voir aussi

• Les cours d'eau
• La gestion de l'eau
• Les réseaux électriques