Le fonctionnement d’un moulin à eau
Un moulin à eau est un mécanisme qui utilise la force motrice de l’eau, c’est-à-dire l’énergie hydraulique, pour créer un mouvement et faire fonctionner divers outils. Ces outils se sont adaptés aux besoins des populations au fil des années, grâce à l’ingéniosité des concepteurs de ces systèmes.
Nos ancêtres se sont basés sur cette énergie hydraulique depuis maintenant des siècles pour créer de la valeur locale, puisque les premières traces de moulins à eau remontent à l’antiquité avec les premières Noria, datant de 2000 ans avant J.C. et utilisées au Proche- Orient.
Plusieurs grandeurs sont importantes dans l’appréhension de l’énergie hydraulique disponible au niveau d’un site :
le débit de la rivière (exprimé en m3/s),
la vitesse d’écoulement de l’eau (en m/s)
la chute d’eau (exprimée en m)
En fonction de ces grandeurs, la puissance exploitable sur un site donnée, exprimée en kW ou en CV « Chevaux Vapeurs », sera différente.
En fonction des caractéristiques d’un site (hauteur de chute, débit, place disponible, etc.), différents types de systèmes de production et technologies ont été conçus pour exploiter l’énergie hydraulique des moulins à eau, en s’adaptant aux contraintes de chaque site et en cherchant à tirer parti au maximum :
Lorsque la chute d’eau est suffisante, les systèmes mis en place utiliseront l’énergie potentielle de l’eau, c’est-à-dire l’énergie de l’eau due à son poids lors de sa chute. Le rendement de ce type de système est relativement élevé puisqu’il dépasse les 50% en général.
Lorsque la chute d’eau est en revanche plus faible, les systèmes utiliseront principalement l’énergie cinétique de l’eau, c’est-à-dire l’énergie de l’eau liée à sa vitesse. Dans ce cas, les rendements sont plus faibles puisqu’ils sont de l’ordre de 20 à 30%.
Les différents types de moulins à eau exploitant l'énergie hydraulique
On peut classer les moulins à eau selon deux grandes catégories :
Les moulins à eau à axe horizontal : généralement équipés d’une roue à aubes ou à augets, ils nécessitaient des engrenages et renvois d’angles afin de convertir le mouvement de rotation autour d’un axe horizontal en un mouvement de rotation autour d’un axe vertical ;
Les moulins à eau à axe vertical : généralement équipés d’une roue horizontale (souvent de type rodet), ils avaient l’avantage d’être généralement en prise directe avec une meule située à l’étage supérieur du moulin.
Au sein de la famille des roues à axe horizontal, plusieurs sous-familles existent :
Les roues par-dessous : ce sont celles qui ont le moins bon rendement (autour de 20%), puisqu’elles utilisent principalement l’énergie cinétique du courant d’eau passant sous la roue ;
Les roues poitrines : l’eau arrive dans ce cas-là au niveau du milieu de la roue et actionne des pales ou rempli des augets. Les roues Sagebien ou Zuppinger sont des roues poitrines qui ont un très bon rendement pouvant atteindre jusqu’à 85% ;
Les roues par-dessus : celles-ci sont adaptées dans le cas d’une forte hauteur de chute et peuvent accepter de faibles débits.
Un moteur hydraulique utilisé autrefois pour différents usages
L’exploitation de l’eau grâce aux moulins hydrauliques a joué un rôle essentiel dans les sociétés préindustrielles.
Les usages les plus répandus étaient les suivants :
Dans les minoteries, on utilisait l’énergie hydraulique pour moudre des céréales (blé, seigle, orge) servant de base à l’alimentation humaine et animale.
Dans les scieries, l’énergie hydraulique permettait de scier du bois pour en faire des planches utiles dans la construction et l’ameublement.
Dans les papeteries, elle permettait aux chiffons d’être broyés pour produire de la pâte à papier, permettant ainsi l’essor de l’industrie du papier en Europe.
Dans les moulins à foulon, les draps étaient battus grâce à l’énergie hydraulique afin de resserrer les fibres textiles de la laine et ainsi d’obtenir des tissus compacts et résistants.
Dans les huileries, les graines (noix, olives) étaient pressées grâce à la force motrice de l’eau pour en extraire l’huile.
Dans les tanneries, l’énergie hydraulique était utilisée pour broyer les écorces de chêne permettant le tannage du cuir.
Dans les forges, l’énergie hydraulique permettait d’actionner les soufflets permettant de souffler sur les braises.
D’autres usages tels que le pompage d’eau ou le broyage de pierres étaient également présents.
Un moteur hydraulique qui pourrait répondre aux enjeux d'aujourd'hui et de demain ?
Aujourd’hui, ces moulins à eau, pour la plupart encore existants, pourraient être facilement réutilisés pour produire de l’énergie décarbonée à l’échelle locale. Il est urgent d’agir pour lutter contre le changement climatique et l’extinction de la biodiversité en trouvant des alternatives aux énergies fossiles. La décarbonation de nos modes de vie et l’électrification des usages sont les principales voies vers une sortie des énergies fossiles.
Chez Moulins Demain, nous sommes convaincus que l’usage des moulins à eau pour produire de l’électricité à partir de l’énergie hydraulique peut contribuer à la transition énergétique à l’échelle locale. C’est pourquoi, nous accompagnons des porteurs de projets souhaitant produire leur propre électricité en transformant leur moulin en source d’électricité renouvelable et locale.
Ensemble, redonnons vie à ce patrimoine endormi !
