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Les turbines sont des dispositifs rotatifs destinés à produire de l'énergie. Elles utilisent l'énergie cinétique de l'eau, de la vapeur ou du gaz pour faire tourner une roue. Leurs principaux éléments sont la roue à aubes, le distributeur et le diffuseur. Le transport mécanique de l'énergie se fit d'abord par des cordes, des courroies et des roues dentées.
A l'époque du Blocus continental (1806-1814), l'entreprise zurichoise Escher, Wyss & Cie se mit à construire des turbines hydrauliques pour actionner ses machines à filer. En Suisse, on utilisa, dès le milieu du XIXe s., des turbines Francis (1849) pour des hauteurs de chute moyennes et des quantités d'eau importantes. On passa ensuite à des turbines à jet libre, ancêtres des turbines Pelton (1880), pour les hautes chutes. Les machines, d'une puissance allant jusqu'à 600 chevaux, se vendirent bien. Un nouvel horizon apparut pour les turbines lorsque la fabrique de machines d'Oerlikon (Maschinenfabrik Oerlikon) présenta, à l'exposition de Francfort de 1891, une solution pour transporter de l'électricité sur de grandes distances avec très peu de pertes. Le courant était produit par un générateur actionné par une turbine. Des centrales électriques furent construites pour lesquelles il fallait fournir de grosses turbines hydrauliques (Sociétés électriques). La firme Escher, Wyss & Cie acquit une licence pour la toute récente turbine Kaplan (1913) et parvint à réaliser, grâce à ses propres recherches, des turbines pour des centrales au fil de l'eau avec des roues atteignant 7,4 m de diamètre. A Genève, les Ateliers des Charmilles SA (Charmilles Technologies) produisirent des turbines hydrauliques dès 1921, secteur qui fut repris en 1981 par les Ateliers de constructions mécaniques de Vevey. A Kriens, la fabrique de machines Bell SA construisit dès 1859 des turbines Jonval pour l'industrie textile, puis essentiellement des turbines Pelton pour les centrales électriques.
Les premières turbines à vapeur furent développées par le Suédois Carl Gustav Patrik de Laval en 1883 et par l'Anglais Charles Parsons en 1884. A Baden, BBC (Asea Brown Boveri) s'intéressa à ce domaine dès 1900 et réalisa en 1901 la première turbine à vapeur sur le continent. Escher, Wyss & Cie, qui construisait des machines à vapeur depuis 1837, lui emboîta le pas dès 1903, à l'initiative de Heinrich Zoelly, et accomplit un travail de pionnier dans le domaine des turbines à haute pression. Se basant sur une découverte d'Alfred Büchi, BBC présenta en 1923 le turbocompresseur, qui augmentait l'efficacité des moteurs diesel. A l'EPF de Zurich, Aurel Stodola joua un rôle déterminant dans la construction de turbomachines thermiques et marqua toute une génération d'ingénieurs.
En 1935, Escher, Wyss & Cie lança le développement d'une turbine à gaz à cycle fermé, dite "installation AK", du nom de ses inventeurs, Jakob Ackeret, de l'EPF de Zurich, et Curt Keller. Une nouvelle étape fut franchie en 1937 chez BBC avec la première turbine à gaz du monde à être commercialisée aux Etats-Unis; elle avait été mise au point en grande partie par les ingénieurs Adolf Meyer et Claude Seippel. En 1939, BBC livra une turbine à gaz au ministère de l'Air britannique et en présenta une autre à l'Exposition nationale à Zurich. En 1940, la centrale électrique de Neuchâtel mit en service la première turbine à gaz d'une puissance de 4 MW. Impressionnée par les succès de BBC, la firme Sulzer à Winterthour se mit à étudier, sur les conseils de Walter Traupel, une turbine à gaz à cycle semi-ouvert. Après la Deuxième Guerre mondiale, la turbine à gaz fut largement utilisée pour la propulsion des aéronefs. Dans les installations stationnaires, elle est utilisée comme réserve de puissance en raison de sa capacité à démarrer rapidement; elle prit aussi de plus en plus d'importance dans les centrales combinées. Le phénomène de concentration dans l'industrie des machines (dès 1960) entraîna la vente de toute les filières suisses de production de turbines. La fabrication des turbines hydrauliques fut reprise par l'entreprise autrichienne Andritz Hydro, celle des turbines à gaz et à vapeur par la firme française Alstom.
Bibliographie
– H. Sitterding, «Geschichte des Turbomaschinenbaues in schweizerischer Perspektive», in NZZ, 22.6.1955
– N. Lang, Aurel Stodola (1859-1942), 2003
Auteur(e): Jürgen Luder / MBA