Épreuve écrite - Concours Général des Lycées - STI2D - 2019

Mise en situation

Le centre hydraulique d’Électricité de France (EDF) fait face à des problématiques sédimentaires dans la gestion de son parc hydroélectrique. Ces sédiments font diminuer les hauteurs d’eau et donc la productivité du barrage. EDF souhaite évaluer la faisabilité de solutions innovantes de dragage de sédiments, afin d’assister le transit sédimentaire au travers de ses ouvrages tout en permettant l’optimisation de sa production, en limitant l’impact environnemental.

Contrairement aux méthodes actuelles, ponctuelles (20 à 30 opérations par an sur le parc EDF de 10 000 à 100 000 m3 chacune) et employant des technologies souvent contraignantes, ce nouveau dispositif devra permettre une gestion en continue et transparente du flux sédimentaire. L’objectif est de développer, dans le cadre d’un partenariat à l’innovation entre le maître d’ouvrage et les maîtres d’œuvre, des outils, des systèmes et des méthodes novateurs, adaptés, pérennes et durables pour l’ensemble des retenues du parc EDF.

Expression du besoin

La solution doit répondre aux attentes des exploitants de barrages sujets à l’envasement : aucun arrêt de production ;

• service intégré de gestion sédimentaire fiable, rentable, sans risques et respectueux de l’environnement ;
• transit sédimentaire plus souple ;
• réduction des impacts environnementaux : chaîne continue et hermétique d’évacuation des sédiments, traitement et revalorisation. Respect de la faune et de la morphologie sédimentaire du parc d’exploitation. Limitation des vidanges de retenues, pollution du plan d’eau par des matières en suspension ;
• qualité, précision et quantification des interventions ;
• réduction des risques humains : suppression des interventions subaquatiques par plongeurs.

L’objectif est de développer un dispositif de dragage automatique en continu (DDAC).

Le questionnement porte sur :

• PARTIE 1 : Analyse des solutions existantes
• PARTIE 2 : Étude énergétique des trois solution
  • SOLUTION 1 – Vidange de la retenue d’eau
  • SOLUTION 2 – La benne automatisée
    • Bilan de puissance de la solution 2
    • Récupération de l’énergie lors de la descente
  • SOLUTION 3 – Le robot chenillé
    • Débit cible de sédiments extraits
    • Bilan de puissance de la solution 3
• PARTIE 3 : Mise et maintien en position de la barge
  • Localisation de la barge
  • Pilotage des déplacements de la barge
  • Stabilisation de la barge
  • Vérification au poinçonnement
  • Conclusion sur la stabilité de l’hydrolienne à membrane
• PARTIE 4 : Étude de la descente à 70m de profondeur