Station de Niagara

Salle des machines de la centrale de Niagara

L'idée d'utiliser la puissance de l'eau disponible à Niagara est assez ancienne.

Vers 1725, un pionnier vint s'installer près des chutes pour faire tourner une scierie sans importance, mais cette scierie restera isolée pendant près d'un siècle.

Il faudra attendre 1873, pour qu'un syndicat industriel entreprenne la construction d'un petit canal destiné à alimenter plusieurs usines.

Mais il était possible d'utiliser à bien plus grande échelle la puissance motrice potentielle des chutes. En 1886 se forma la Niagara Falls Power Company, entreprise dont le but était d'étudier les aménagements à faire sur les chutes pour implanter des usines hydroélectriques.

Les premiers projets retiendront le principe d'usines électriques de surface avec une machinerie hydraulique de fond et un arbre vertical de grande longueur (technique issue des arbres de couche des grands paquebots de l'époque). Les machines électriques sont au départ des dynamos qui produisent du courant continu sous une tension modérée de 2000 V. La tension était volontairement limitée compte tenu des difficultés à l'époque de maîtriser les problèmes d'isolement dans le milieu très humide des chutes.

Compte tenu du fait que le courant continu se transporte mal, il avait été prévu de faire venir sur place des industries grosses consommatrices de courant. Ainsi viendront s'implanter vers 1890, une usine de pâte à papier (Niagara Falls Paper Company) et une usine d'extraction électrolytique du cuivre à partir de minerais en provenance des grands lacs.

La Cataract Construction Co sera créée avec pour mission de rechercher et de fixer sur place d'autres industries.

Mais l'espoir de la Compagnie est de pouvoir exporter sur de longues distances l'énergie électrique qu'il est potentiellement possible de fabriquer à Niagara.

Elle offre une prime de $100,000 à celui qui mettra au point un tel système et lance un appel d'offre international.

Nicolas Tesla qui a des idées sur le sujet, avec l'appui de Westinghouse, va mettre au point les machines nécessaires à des essais expérimentaux.

En 1883, afin de faire connaître le nouveau procédé, Westinghouse crée un système d'illumination pour les Niagara Falls qui utilise le courant alternatif.

Ce sera rapidement un succès technique et commercial et une première ligne de test sera construite pour alimenter la ville proche de Bufallo.

Le 6 mai 1893, la Cataract Construction Company décide, malgré un avis défavorable d'Edison et de Kelvin, l'utilisation généralisée du courant alternatif (AC) et commence l'implantation de lignes électriques à haute tension, pour le transporter sur de longues distances.

Entre 1892 et 1894, La Niagara Falls Power Company fait creuser à 50 m de profondeur sous les chutes du Niagara un tunnel d'amené d'eau de plus de 2 km de long et de 6m x 5 m de section. Cette construction gigantesque pour l'époque qui coûtera la vie à plus de 25 ouvriers, sera à la base de l'implantation d'une série d'usines de production d'électricité.

Ainsi, 2 ans plus tard vers 1895, Westinghouse et Tesla inaugureront la première station de production de courant alternatif de puissance (La Niagara Falls Power Company - Unités 1 - appelée aussi Adams Powerhouse) qui sera un succès et sonnera le glas des réseaux à courant continu.

Plan d'un des alternateurs de 5000 HP installés à Niagara en 1892
Fabrication Westinghouse - Pittsburg

Cette machine était à induit fixe (A) et à inducteur mobile (B).

On peut se demander pourquoi Westinghouse avait retenu cette conception toute particulière avec un inducteur (rotor) externe en forme de cloche, solution vraisemblablement très contraignante pour le palier supérieur et un inducteur (stator) interne. En général sur ce genre de grosses machines, la partie fixe entoure la partie mobile comme sur un moteur électrique classique. On peut penser que l'équilibrage dynamique des machines de Niagara n'avait pas dû être facile à maîtriser et que le comportement vibratoire de ces alternateurs lors des démarrages et arrêts devait être assez difficile à contrôler. Une recherche historique serait intéressante.

Cette solution n'a pas en tous cas été reprise par beaucoup de constructeurs par la suite.

La turbine hydraulique tournait à 250 t/min et la machine avait 6 paires de pôles.... ce qui donnait une fréquence de 6*250/60=25 Hz

La tension de sortie était de 2,000 V. Voir l'image ci-dessus où l'on voit très bien le rotor de la machine qui est extérieur et non protégé !

Un an plus tard, une première ligne à Haute Tension de 11,000 V et de 1,000 KW, permettra une exploitation commerciale du courant alternatif dans la ville de Bufallo.

Le premier réseau de distribution à longue distance est né. Les nouveaux clients arrivent !

L'unité 2 sera construite à côté, entre 1901 et 1902. D'autres centrales suivront comme la tristement célèbre Schoellkopf Power Plant qui sera détruite en 1956 suite à un effondrement brutal de la falaise des chutes sur laquelle elle était accrochée.

Sources :

L'année scientifique et Industrielle - Louis Figuier - PARIS Librairie Hachette et Cie - 1894

Manuel Pratique du Monteur Electricien - J. Laffargue - Bernard TIGNOL Editeur - PARIS 1899