c. Théorie et influence des pales
On sait que la turbine est entrainée par une hélice constituée de pales. Il est alors possible de considérer les pales composées de deux parties l'une « intrados » et la seconde « extrados ». La partie intrados est la partie formée par l'intérieur de l'hélice, l'extrados est l'extérieur par rapport au sens du courant. Cette hélice est mise en mouvement grâce à l'orientation des pales. Si l'on considère que celles-ci sont de surface plane, le courant en passant dessus crée une surpression du côté intrados et une dépression du coté extrados. Cette différence de pression exerce une force sur l'hélice la mettant alors en mouvement. En revanche, l'inclinaison d'une pale doit être inférieure à 18° afin de permettre un écoulement laminaire le long de la surface. Si celle-ci est supérieure à 18° l'écoulement laminaire devient tourbillonnaire augmentant la traînée et par ce fait diminue le rendement de l'hélice. Ce phénomène physique est appelé la portance. L'écoulement du fluide peut-être amélioré en modifiant la forme des pales. Cette technique est notamment utilisée pour la conception des ailes d'avions. Grâce à cette nouvelle forme, le phénomène de dépression/surpression est augmenté, et la trainée est diminuée.
Ecoulement laminaire d'un fluide le long d'une pale (angle inférieur à 18°)
Ecoulement tourbillonnaire le long d'une pale (angle supérieur à 18°)
Contrairement à ce que l'on pourrait penser, le nombre de pales que comporte l'hélice n'influence pas les caractéristiques de la puissance fournie. Comme vu précédemment, la puissance varie en fonction de la surface balayée par le rotor. Mais deux systèmes existent, les hélices tripales et les hélices bipales. Cependant ces deux modèles ont leurs avantages et leurs inconvénients, l'hélice bipale peut supporter une plus grande fréquence de rotation permettant une meilleure productivité du système, aussi, elle est plus légère et moins coûteuse que l'hélice tripale. Ces dernières sont beaucoup moins sensibles aux vibrations, donc plus résistantes, en revanche leur vitesse de rotation étant moins grande leurs performances sont amoindries. Cependant avec trois pales, le démarrage est plus rapide. En contrepartie l'hydrolienne est plus lourde et plus compliquée à mettre en place.
Si le nombre de pale n'influence pas la puissance de l'hydrolienne, leur longueur, elle la fait varier directement. Celle-ci est alors choisie en fonction de la puissance désirée mais aussi en fonction de la force du courant.
Cependant de nombreux critères doivent être respectés dans la construction des hydroliennes. Il faut dans un premier temps que le matériel utilisé soit le plus léger possible, mais aussi qu'il soit parfaitement homogène. La pale doit aussi être complètement indéformable et de plus être résistante à l'érosion et à la corrosion. Elle doit être facile à mettre en œuvre et d'un coût suffisamment bas pour qu'elle soit rentable et donc commercialisée. C'est pour toutes ces raisons que les hélices sont désormais fabriquées à partir de matériaux synthétiques, polluants à leur fabrication, mais rentables par leur longévité.