Grâce à ses joints et matériaux spécifiques aux applications, Freudenberg Sealing Technologies permet d’obtenir des rendements élevés et durables dans la production d’énergie hydroélectrique.
Le fonctionnement sûr, stable et efficace des centrales hydroélectriques est un élément clé du futur mix énergétique net-zero. En fonction des conditions régionales et climatiques, l’hydroélectricité générée par l’énergie de flux peut représenter plus de 80 % de l’énergie électrique produite dans un pays donné. Dans ce domaine, la Norvège est actuellement en tête avec 89%, suivie par le Canada avec 62%, le Brésil avec 60% et la Suisse avec 55%. Freudenberg Sealing Technologies comprend les défis posés par les systèmes d’exploitation d’énergie qui doivent fournir des performances fiables 24 heures sur 24. Il est essentiel d’éviter les temps d’arrêt et une chose est sûre : ni les turbines ni les vannes ne peuvent fonctionner sans des joints de précision. Les matériaux d’étanchéité de Freudenberg Sealing Technologies forment des connexions sans faille entre les composants mécaniques des systèmes. Ils peuvent résister à l’eau gelée et aux variations de pression ainsi qu’à l’eau salée tout en conservant leur forme.
Types de centrales hydroélectriques : un aperçu
Les hommes ont exploité et utilisé l’immense énergie de l’eau courante pendant des milliers d’années – pour irriguer les champs et faire tourner les moulins, par exemple. Autrefois, le bois gonflé ou les lanières de cuir servaient de joints d’étanchéité. Aujourd’hui, des matériaux d’étanchéité bien plus efficaces sont disponibles pour convertir la puissance de l’eau en énergie utilisable. Chaque type de centrale hydroélectrique a des exigences spécifiques qui doivent être prises en compte lors du choix du matériau approprié. Sur terre, on distingue les centrales au fil de l’eau et les centrales à diversion, qui sont installées dans les cours d’eau et sur les rivières. En revanche, les centrales à accumulation par pompage et les centrales à puits sont principalement utilisées comme réservoirs d’énergie. Et pour capter l’énergie infinie des océans, les centrales hydroélectriques à marée le long des côtes ont désormais atteint la maturité commerciale. Pour se faire une idée des environnements extrêmes dans lesquels les matériaux d’étanchéité doivent fonctionner avec une efficacité optimale, il est essentiel de regarder de plus près les turbines alimentées par les masses d’eau.
Turbines : le cœur de l’utilisation de l’hydroélectricité
Sous quel angle et à partir de quelle hauteur de chute l’eau va-t-elle frapper la turbine ? À quel volume et à quelle pression moyenne de débit ? Ce sont les variables clés pour déterminer quelle turbine fournira le meilleur rendement pour les centrales hydroélectriques. Une distinction fondamentale est faite entre les turbines à pression égale et les turbines à surpression. Les turbines à pression égale sont conçues de manière à ce que la pression d’écoulement en amont et en aval de la turbine reste constante. Elles sont idéales pour les hauteurs de chute élevées et les faibles volumes d’eau. Une turbine Pelton en est un exemple. En revanche, les turbines à surpression utilisent les différences de pression avant et après le passage dans la turbine pour générer de l’énergie. Elles fonctionnent efficacement sur une large gamme de hauteurs de chute et de volumes d’eau. Les turbines Kaplan, Francis et à hélice ont prouvé leur efficacité dans ce domaine. Ensemble, ces quatre types de turbines représentent jusqu’à 80 % du marché mondial. Tous les modèles de turbines ont une chose en commun : ils ne peuvent résister à des conditions environnementales difficiles que s’ils sont équipés de matériaux d’étanchéité parfaitement sélectionnés.
Fact check : Focus sur les joints
Une expertise considérable est nécessaire pour choisir les bons matériaux d’étanchéité, car les différents angles de flux et vitesses, la distribution de pression attendue et les propriétés de l’eau doivent tous être pris en compte. C’est exactement le type de savoir-faire en matière de matériaux que Freudenberg Sealing Technologies développe et affine depuis des décennies. Octavia Ohr, Responsable R&D, Freudenberg Xpress® Customized Solutions, explique : « Il est fascinant de voir comment ces secteurs relativement petits jouent un rôle aussi crucial dans la maximisation de la production d’énergie à partir de l’hydroélectricité. Chaque joint a une forme spécifique et tous les matériaux ne fonctionnent pas dans toutes les applications. Mais je me réjouis de chaque nouvelle demande. Lorsque nous combinons notre expertise en matière de matériaux avec la gamme de produits Freudenberg Xpress®, nous pouvons faire correspondre le bon composé à chaque environnement et fabriquer des profils spécifiques au client ».
Propriétés d’étanchéité : des matériaux haute performance pour les environnements turbulents
Chaque site de centrale hydroélectrique a son propre ensemble de conditions environnementales qui imposent des exigences élevées à tous les composants – il y a donc beaucoup à considérer. Aux points d’étanchéité dynamiques exposés à l’eau douce, les matériaux doivent offrir une grande adaptabilité et fournir une combinaison bien équilibrée de compatibilité avec l’eau, de résistance à l’usure et de performance d’étanchéité. Les matériaux couramment utilisés sont le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le polyuréthane (PU) et le caoutchouc nitrile (NBR). Ces groupes de matériaux ont résisté au test, même à des vitesses d’écoulement élevées. Dans des environnements extrêmement turbulents, cependant, les priorités pour les propriétés requises des matériaux se déplacent vers une force mécanique élevée et une résistance aux vibrations. Dans ces conditions, les thermoplastiques haute performance tels que le polyétheréthercétone (PEEK) sont idéaux. Dans les environnements glacés, les matériaux doivent avant tout offrir une excellente résistance au froid et supporter une exposition accrue à l’ozone. C’est là que l’éthylène propylène diène monomère (EPDM) est le matériau de choix – ces joints restent flexibles même après de longues périodes dans des conditions de gel. Les stations électriques à vagues ou à marée présentent un autre défi : l’eau salée est très corrosive, ce qui rend les matériaux chimiquement inertes et résistants à la corrosion absolument essentiels. Dans de tels cas, l’EPDM peut être utilisé, par exemple. Ce groupe de matériaux peut résister à l’eau salée et à une exposition non protégée à la lumière du soleil pendant une longue période. La ligne du bas : Seuls des matériaux parfaitement sélectionnés et des joints conçus sur mesure peuvent réduire l’usure dans les systèmes hydroélectriques et permettre un faible entretien et un fonctionnement à long terme.
Maintenance : modernisation globale des centrales hydroélectriques
Le développement de nouvelles centrales hydroélectriques se concentre actuellement sur l’Asie, l’Afrique et l’Amérique du Sud. Parmi ceux-ci, le Brésil se distingue. Pendant des décennies, ses centrales hydroélectriques existantes ont eu recours à des turbines particulièrement grandes pour générer de l’énergie. Cela signifie que des joints de grande taille et de haute performance sont également nécessaires dans le cadre des cycles de maintenance. C’est là que l’expertise en matière de matériaux et de fabrication compte, et c’est exactement ce que fournit Freudenberg Sealing Technologies. Grâce à son réseau international de production et de logistique, elle peut produire et livrer rapidement des joints sur mesure.
Si nous regardons l’hydroélectricité en Europe, nous constatons que la majorité du potentiel des centrales électriques a déjà été exploité. Cela est dû aux réglementations environnementales strictes et à l’infrastructure existante déjà installée le long des fleuves et rivières européens. En conséquence, les Européens se concentrent actuellement sur la modernisation des systèmes existants, dont certains sont en service depuis plus de 100 ans. Il en va de même pour l’Amérique du Nord. Au Canada et aux États-Unis, des programmes de modernisation à grande échelle sont en train de créer une nouvelle vague de développement de l’hydroélectricité. Même en l’absence de certitude politique en matière de planification, il existe un besoin avéré de mettre les centrales hydroélectriques à la pointe de la technologie, ce qui se traduit par un nombre croissant de contrats de maintenance.
Stratégies énergétiques : diversifier le mix énergétique
Dans les années à venir, le secteur mondial de l’hydroélectricité devrait voir une augmentation des installations de centrales hydroélectriques à vagues et à marées, ainsi que le développement et l’expansion des centrales à pompage-turbinage en tant que systèmes de stockage de l’énergie. Le 25 juin 2025, l’International Hydropower Association (IHA) a publié son rapport annuel « 2025 World Hydropower Outlook » à Londres. Le communiqué de presse indique : « Les centrales hydroélectriques à pompage-turbinage (PSH), la technologie la plus éprouvée au monde pour le stockage d’électricité à grande échelle, attirent une attention accrue de la part des décideurs politiques et des investisseurs en période de volatilité du marché et de stress systémique. Avec des réformes politiques majeures et plus de 60 GW de projets PSH en cours, l’Europe a clairement l’occasion d’utiliser cet élan pour la mise en œuvre ». Scott Sharpless, Global Key Account Manager, Power/Energy chez Freudenberg Sealing Technologies, observe : « L’hydroélectricité est l’une des formes d’énergie renouvelable les plus anciennes et les plus durables. Elle ne produit pas d’émissions directes et contribue à réduire notre empreinte environnementale tout en garantissant notre approvisionnement en énergie. Grâce à notre expertise compétente en matière de matériaux, nous pouvons façonner le matériau parfait en joints personnalisés pour chaque exigence environnementale, ce qui nous rapproche d’un pas de la neutralité carbone ».
Source : Communiqué de presse Freudenberg Sealing Technologies
