Générer de l’électricité à partir de la force de l’eau : voici ce que proposent les centrales hydrauliques. Ce mode de production d’énergie comprend les barrages, mais pas seulement. Mais comment fonctionne l’énergie hydraulique et quelle est sa place en France et dans le monde ? Voici tout ce que vous devez savoir sur cette énergie renouvelable.
La place de l’énergie hydraulique en France et dans le monde
Le principe de l’hydroélectricité a été inventé en France, près de Grenoble, par Aristide Bergès en 1882. Ainsi, il s’agit du plus ancien mode de production d’énergies renouvelables. En France, il s’agit de la filière la plus mature du secteur et la mieux implantée.
Actuellement, l’énergie hydraulique représente environ 13 % de la production d’électricité dans le pays. EDF exploite notamment 640 barrages. Parmi eux, 150 barrages sont d’une hauteur supérieure à 20 mètres.
À l’échelle mondiale, l’énergie hydraulique a également une place de choix. En effet, en 2018, elle a permis de produire 15,8 % de l’électricité mondiale. Ceci en fait donc la principale énergie renouvelable.
L’énergie hydraulique : comment ça marche ?
Ainsi, l’énergie hydraulique est une alliée de poids dans le développement des énergies renouvelables. Mais comment fonctionne-t-elle ?
Le principe global est toujours le même : on exploite une différence de hauteur entre deux parties d’un cours d’eau ou entre les deux niveau d’un barrage. On fait s’écouler l’eau entre deux niveaux différents, ce qui permet à l’eau d’accélérer sa vitesse d’écoulement. Ce mouvement vient alors activer un dispositif de production d’énergie, transformée en électricité.
Généralement, tout commence par un barrage, permettant de retenir une quantité importante d’eau. Ensuite, l’eau entre dans le barrage et passe par une prise d’eau. C’est cette étape qui permet de transformer l’énergie générée par la chute de l’eau en énergie cinétique. Une turbine hydraulique vient alors transformer l’énergie cinétique en énergie mécanique.
Un générateur transforme ensuite l’énergie mécanique en électricité. Enfin, un transformateur se charge de modifier la tension de l’électricité produite afin de pouvoir l’injecter dans le réseau.
Après toutes ces étapes, l’eau utilisée sort du barrage et peut poursuivre son cours normalement, sans avoir été altérée.
La quantité d’énergie produite dépend de la vitesse d’écoulement, de la pression ainsi que du volume d’eau. Et la pression dépend notamment de la différence de hauteur entre le cours d’eau et l’emplacement de la turbine. Ainsi, plus le dénivelé entre le point d’entrée de l’eau dans le système et la turbine est important, plus la génération d’énergie est importante.
Les types de centrales hydrauliques
Il existe deux grands types de centrales hydrauliques : les barrages et les installations au fil de l’eau. Quelles sont leurs différences ?
Les barrages
Un barrage est un mur que l’on construit dans la vallée d’une rivière, afin de produire de l’énergie hydraulique. Derrière ce mur, l’eau s’accumule, ce qui forme un lac. Lorsque l’on souhaite produire de l’énergie, on ouvre une vanne et l’eau se met à passer à l’intérieur du barrage pour rejoindre la suite du cours d’eau, en contrebas. Ce passage fait tourner une turbine, ce qui produit de l’électricité. Ainsi, il est possible de contrôler et de maîtriser la quantité d’énergie produite.
En montagne, il est notamment possible de construire des barrages qui disposent de chutes hautes. Ainsi, le barrage peut produire davantage d’électricité.
Les installations de production d’énergie hydraulique avec barrage présentent notamment le grand avantage de pouvoir stocker les ressources nécessaires à la production d’énergie et de les activer en cas de besoin. En effet, on peut stocker l’eau dans le lac de barrage et démarrer la production d’énergie lorsque l’on souhaite injecter de l’électricité sur le réseau. Ce dispositif est donc particulièrement flexible.
Les installations au fil de l’eau
Il est également possible d’installer des centrales hydrauliques à basse chute sur des fleuves et rivières disposant d’un débit d’eau important. On installe alors des unités au mécanisme similaire à celui des barrages, mais avec une hauteur de chute moins importante, sans retenue d’eau. Ici, c’est le débit du cours d’eau qui détermine la quantité d’énergie générée. Dans tous les cas, ces dispositifs produisent moins d’électricité que des barrages.
Les points forts de l’énergie hydraulique
L’énergie hydraulique permet de produire de l’énergie renouvelable, sans émissions de gaz à effet de serre et sans altérer la ressource utilisée : l’eau peut ensuite s’écouler comme si elle n’avait pas été utilisée.
Les centrales hydrauliques sont également peu coûteuses en termes d’entretien et leur durée de vie est très élevée. Ainsi, elles proposent une bonne rentabilité économique.
La capacité de stockage inhérente aux barrages est également très intéressante car elle permet de répondre à des pics de demande en urgence. Enfin, les centrales hydrauliques permettent de produire de l’énergie sans interruption car la matière première utilisée est beaucoup plus régulière que le vent, par exemple.
Les inconvénients de l’énergie hydraulique
Malgré ses grands points forts, l’énergie hydraulique n’est pas une solution miracle pour produire de l’énergie renouvelable. En effet, on lui reproche notamment d’être à l’origine d’inondations de certaines terres agricoles et de perturber les écosystèmes aquatiques. Toutefois, l’impact sur l’environnement est moindre si le cours d’eau peut s’écouler normalement, c’est-à-dire dans le cas des installations au fil de l’eau, sans barrage.
Autre point négatif : les coûts d’installation sont conséquents. En effet, le système de production d’énergie hydraulique doit être adapté à chaque site et donc conçu sur mesure.
Enfin, l’impact sur le paysage est important, notamment dans le cas des barrages. Mais toutes les installations ont un impact sur le plan visuel, également en raison de la construction de lignes électriques à proximité.
Comment limiter l’impact de l’énergie hydraulique ?
Afin de limiter l’impact de l’énergie hydraulique, il est important d’appliquer une réglementation stricte des installations de production d’énergie de ce type. Ainsi, en France et en Europe, les centrales hydrauliques doivent respecter ces différentes règles :
- Assurer une libre circulation des poissons et un respect de la faune sauvage. On construit notamment des passes à poissons dans les barrages.
- Ne pas exploiter 100 % du débit total du cours d’eau. Ainsi, un minimum de 10 % du débit reste inutilisé pour produire de l’énergie.
- Prendre en compte la situation géographique lors de la mise en place d’une installation hydroélectrique.
- Les installations ne doivent pas empêcher l’eau de continuer normalement son cours sans être altérée.
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