À propos des moulins à eau

Les roues à aubes, palettes et augets sont connues depuis les Grecs et les Romains. Elles servent à transformer l'énergie de l'eau - due à son débit et à sa hauteur de chute - en énergie mécanique utilisable sous diverses formes (*). Jusqu'à la fin du 18è siècle et le début de la révolution industrielle commencée en Angleterre, les techniques avaient peu évolué et lentement. Il en était de même pour les transports; on circulait à la même vitesse que les romains 2000 ans avant. La croissance économique pendant toute cette période avait été de moins de 0.3% par an en Europe occidentale, comme estimée par plusieurs historiens de l'économie dont Angus Madison.

(*) farine, huile, mais aussi concassage de pierres et de minerais [bocardage], soufflage d'air pour fondre les métaux [soufflet], pompage de l'eau [exhaure] et ventilation [aérage]dans les mines ... la roue à eau a été particulièrement utilisée et ses applications perfectionnées, dans les mines de Saxe, de Bohême et dans les Carpathes⁹, tandis que les hollandais étaient les maîtres de la technologie du moulin à vent. Ces techniques se sont répandues dans toute l'Europe occidentale. Les mécanismes permettent de transférer l'énergie de l'arbre de la roue vers les points d'utilisation [mecanismes].

Il existe quatre modes d'alimentation des roues à augets: par dessus et par devant, par dessous, par dessus et en arrière et au milieu roues dites de poitrine traduction de l'anglais "breast shot water wheel". Ces modes d'alimentation correspondent à une évolution technique pour obtenir le meilleur rendement possible selon le débit (quantité d'eau par seconde) et la hauteur d'eau du cours d'eau (pression). L'énergie reçue en bout d'arbre est fonction de la pression et du débit d'eau selon la formule simple de Bernouilli Puissance en Watts = 4 x Q x H où Q est le débit et H la hauteur d'eau. Les roues tournent à faible vitesse ce qui nécessite des systèmes de transmission et d'engrenages pour démultiplier la vitesse de rotation. Pour la production d'électricité, il est exclu de faire tourner un alternateur ce qui requiert 1500 tours/minute; on ne peut donc produire que du courant continu avec une dynamo.

Par dessous: La roue fonctionne au fil de l'eau; il y a des pertes - des fuites sur les côtés et en dessous des aubes - toute l'eau n'agit pas sur les aubes.
L'arrivée de l'eau se fait par dessous, et se régule par une vanne ouvrière. Elles utilisent la poussée de l'eau créée, par la vanne ouvrière, et la chute d'eau. Roue à faible rendement, selon la taille, car elles laissent dans tous les cas, filer l'eau sur les côtés, et sous les aubes, d'ou une perte non transformée en énergie mécanique utilisable. La conception des aubes est souvent droite. Ce type de roue, se retrouve souvent sur les moyennes et grandes rivières. La plus part du temps elles sont réalisées tout en bois.

Par dessus: Arrivée de l'eau par dessus, grâce à un canal apellé "coursier". C'est le poids et la vitesse de l'eau dans les augets, qui font que celle-ci tourne. Cette disposition donne une roue qui a un fort rendement, car toute l'eau est canalisée dans les augets, il n'y a pas de perte. Mais l'eau ne passe puisqu'une fois sortie des augets elle s'écoule dans le canal de sortie.

Au milieu: Roue de poitrine: la roue est alimentée au milieu ce qui fait tourner la roue en sens inverse du courant de l'eau; cette technique combine les avantages de l'alimentation par dessus et o=par dessous: on bénéficie donc d'un doublement du flux de l'eau; et pour compenser le fait que l'eau arrive au milieu, on augmente la capacité des augets. Avant cette technique on a l'alimentation par dessus mais en arrière ce qui nécessite un système de distribution de l'eau plus complexe.

L'utilisation des roues à eau a fortement diminué avec l'essor de la révolution industrielle, le charbon et la machine à vapeur, ce qui a permis de produire de l'énergie mécanique de plus forte puissance et avec des vitesses de rotation plus élevées, loin des sources d'alimentation en eau. Et les turbines à aubes, dont les turbines Pelton⁹ fabriquées grâce à la maitrise de l'acier et de la fonte d'acier, ont été une innovation majeure supplantant les moulins à eau. Mais ceux-ci demeurent dans certains sites favorables et participent à la préservation du patrimoine et de la mémoire.

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Mis en ligne le 01/08/2014 pratclif.com