Lester Allan Pelton, inventeur de la roue Pelton

Lester Allan Pelton a laissé son nom à la postérité hydroélectrique en inventant la première roue exploitant l’énergie cinétique de l’eau plutôt que le poids ou la pression d’un cours d’eau.

Elle se classe parmi les turbines « à action ». 

Né en 1829 dans l’Ohio, aux États-Unis, Lester Allan Pelton grandit dans une famille d’agriculteurs et passe son enfance à travailler sur la ferme familiale. C’est une personne calme qui aime étudier et lire des livres. En 1850, il part vers l’Ouest américain pour devenir pêcheur à Sacramento, sans grand succès. Il rejoint alors la ruée vers l’or. Peu attiré par le travail de mineur, il enchaine alors les expériences comme charpentier et mécanicien de moulin. Et c’est la que l’histoire va commencer à couler de source. 

Dans l’ouest américain à l’époque, la machine à vapeur est utilisée par les nombreuses mines comme principale source d’énergie. Il faut en effet faire fonctionner les concasseurs de roche, les moulins à pilon, les pompes et les machines mais également assurer les rotations des équipes de mineurs et remonter le minerai. 

Cependant, sous l’effet de la fièvre de l’or, les forêts aux alentours disparaissent. Pelton pense alors à utiliser l’énergie des rivières. Cependant les turbines utilisées à l’époque le long des grandes rivières mais elles se révèlent inefficaces avec les ruisseaux de montagne à faible débit.

Et comme le hasard vient toujours au secours des grandes inventions, Pelton remarque un jour qu’une roue à eau à godets s’est trouvée désalignée lorsque la clé qui la maintenait sur son arbre a glissé. Lester Allan note que le jet qui frappe la turbine près du bord ressort dans la direction inversée. En conséquence, la roue de moulin tourne plus rapidement. Lester Allan se rend compte que dans les roues classiques, l’énergie de l’eau qui heurte le milieu de la coupelle, se dissipe en partie via les éclaboussures. Lester Allan travaille alors une nouvelle roue qui utilise des augets spécialement formés pour rediriger le flux d’eau et minimiser les pertes d’énergie. Il conçoit une roue avec des augets divisés côte à côte qui peuvent exploiter l’énergie cinétique d’un petit volume d’eau coulant à grande vitesse. Pour remplacer le flux d’eau frappant le centre du godet sur une roue standard et gaspillant l’énergie cinétique, le flux d’eau est divisé et dévié à gauche et à droite dans les godets doubles. Cette idée simple permet de doubler l’efficacité de la roue à eau standard, la faisant passer de 30 – 40% à jusqu’à 90 %.

Pelton expliquait son invention ainsi : « Mon invention concerne certaines améliorations des roues à eau de cette classe qui sont entraînées par l’élan d’un courant d’eau délivré dans des godets sur la périphérie d’une roue par une buse de décharge appropriée et sous haute pression… Le courant d’eau est divisé en deux parties par une crête centrale qui dirige le courant d’eau dans les fonds incurvés des deux moitiés du godet, d’où il passe par-dessus les côtés évasés ou divergents du godet, de manière à s’échapper en douceur et à utiliser toute la force réactionnaire du courant d’eau qui s’échappe, en plus de la force directe du jet frappant. »

À la fin des années 1870, Pelton modélise, teste et fabrique avec succès sa première roue de turbine qu’il installe pour une exploitation minière à Nevada City en 1878. Il dépose un brevet en 1880 puis, en 1895, il conçoit une roue de plus de 9 m de diamètre. 

Pour répondre à la demande énorme, Pelton et un propriétaire d’atelier de machines de San Francisco créent la Pelton Water Wheel Company à San Francisco. Vingt ans après la création de la société, Pelton décède en 1908 à Oakland à l’âge de 78 ans. 

L’invention de Pelton a permis de remplacer les machines à vapeur coûteuses et encombrantes sur les sites miniers et de construction par de l’énergie hydroélectrique à faible coût. La roue Pelton a eu un impact majeur sur le développement de l’énergie hydroélectrique et est toujours utilisée de nos jours. La seule modification adoptée est l’utilisation désormais de l’acier inoxydable à la place de l’acier ordinaire. La SHEM l’utilise surtout dans ses usines de hautes chutes comme Artouste par exemple.