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La centrale hydraulique (ou hydroélectrique) |
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Elle comporte 3 éléments :
- Un barrage, pour créer une chute d’eau importante. Le barrage permet aussi souvent de créer un réservoir de stockage de l’eau, ce qui permet à la centrale de continuer à fonctionner, même en période de basses eaux.
- Un canal de dérivation, qui prélève l’eau nécessaire
au fonctionnement de la centrale. Cela peut être un canal à ciel
ouvert, une galerie souterraine ou une conduite. Certaines centrales de
basse chute n’utilisent pas de canal de dérivation.
- La centrale elle-même, appelée aussi usine. C’est là que la chute d’eau fait tourner une turbine qui entraîne le générateur d’électricité (en général, un alternateur).
Outre son intérêt pour la production d’énergie, un barrage permet aussi de réguler les crues d’un cours d’eau. Et il offre un réservoir d’eau pour l’irrigation agricole, et même parfois les loisirs (plages, sports nautiques).
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| Barrage hydraulique. |
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La décision de construire un barrage hydroélectrique dépend de 3 conditions :
- De bonnes conditions topographiques : l’idéal, ce sont les gorges d’un cours d’eau, ou un resserrement en général. Si l’on veut stocker un maximum d’eau, il faut aussi calculer le volume de la cuvette en amont du barrage. Une vallée large et plate, c’est parfait !
- De bonnes conditions géologiques : les roches sur lesquelles s’appuie le barrage doivent être stables et étanches, à la fois pour des raisons d’efficacité et de sécurité.
- De bonnes conditions hydrologiques : les précipitations sur le bassin-versant qui alimente la cuvette du barrage doivent être suffisantes pour la remplir et compenser les pertes d’évaporation du lac de retenue.
Il faut aussi bien sûr convaincre les éventuels habitants de la cuvette qui va être submergée de déménager et les indemniser.
Il existe deux grands types de barrages :
- Les barrages-poids, qui s’appuient entièrement sur le sol du soubassement. Ce sol doit être particulièrement résistant, puisqu’il va encaisser toute la poussée de l’eau retenue. Les barrages-poids sont en béton, ou en remblais de terre ou de roches.
- Les barrages-voûtes, en forme d’arc convexe, qui s’appuient en grande partie sur leurs parois latérales rocheuses. Ces parois doivent être saines et sont inspectés régulièrement. Ce type de barrage est utilisé dans les vallées étranglées, pour des largeurs de barrage ne dépassant pas 6 fois sa hauteur.
Les barrages ne retiennent pas que de l’eau : ils arrêtent aussi les sédiments érodés par les cours d’eau qui alimentent la cuvette de retenue. Ils ont donc tendance à s’envaser plus ou moins vite. Exemple : à sa mise en service, le barrage de Sanmenxia, sur le Houang Ho en Chine, a perdu en 4 ans 41 % de sa capacité de stockage, en raison de la sédimentation de boues.
Il faut donc prévoir soit de pomper ces sédiments, soit de les vidanger régulièrement en utilisant une conduite de vidange placée à la base du barrage. Ces vidanges sont délicates. Attention à l’afflux d’eau boueuse en aval du barrage : les habitants et les poissons n’aiment pas ça !
La conception d’un barrage hydroélectrique doit tenir compte des risques et les limiter au maximum :
- Etude de la résistance aux crues : en 1889, le barrage de Johnston, aux États-Unis, cède sous l’effet d’une crue : 2 000 victimes. Tous les barrages sont aujourd’hui équipés d’évacuateurs de crues.
- Etude de la résistance du barrage aux séismes. Il faut aussi tenir compte de la stabilité des sols entourant la cuvette de retenue : en 1963, un gigantesque glissement de terrain se précipite dans le lac de retenue du barrage de Vaiont, en Italie. Le barrage résiste, mais une énorme vague d’eau passe par-dessus : 3 000 victimes dans la vallée en aval.
- Contrôle permanent du barrage lui-même : infiltrations d’eau dans le corps du barrage ou sous le barrage (effet « de renard »), déformations…
- Etude de l’impact écologique, en particulier autour et en aval des très grands barrages. Exemple : la construction sur le Nil du gigantesque barrage d’Assouan en Égypte (160 milliards de m3 de capacité de retenue) a provoqué plusieurs effets, entre autres une baisse sensible de la teneur en limons de l’eau, en aval du barrage. Résultat : le delta du Nil, qui avançait jusque-là sur la mer, a commencé à reculer (retrait du rivage de plusieurs dizaines de mètres par an à certains endroits), et les paysans du delta ont dû utiliser davantage d’engrais pour maintenir les rendements agricoles, en raison du déficit des limons apportés par la crue annuelle avant la construction du barrage.
L’impact écologique des barrages de taille moyenne n’est pas nul non plus. Exemple : l’eau dormante de la retenue d’un barrage a tendance à être sous-oxygénée : les poissons qui reçoivent l’eau appauvrie qui alimente les turbines de la centrale n’apprécient pas. Et à l’inverse, quand on lâche brutalement de l’eau du haut du barrage, elle s’enrichit beaucoup en oxygène et contient des micro-bulles d’air. Les poissons n’aiment pas ça non plus… Pas faciles à satisfaire, ces petites bêtes !
- Etude de l’impact humain. La mise en eau des grands barrages, en particulier, oblige à déplacer de nombreuses personnes et peut noyer d’importantes surfaces de terres cultivées. Exemple : la mise en eau du plus grand barrage hydroélectrique du monde, celui des Trois Gorges sur le Yang Tse Kiang, en Chine, a commencé en 2003 et se terminera en 2009 (185 m de haut, 2 km de long, 22 milliards d’euros d’investissement, 26 turbines de 700 MW soit 18 200 MW de puissance : l’équivalent de 10 centrales nucléaires !). Entre 1,2 et 1,9 million de personnes devraient être déplacées, c'est-à-dire qu’il faudra toutes les reloger et leur donner de nouvelles terres à cultiver ! |
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