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Énergie hydroélectrique

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Centrale hydroélectrique de Ybbs-Persenbeug en Autriche

L'énergie hydroélectrique, ou hydroélectricité, est une énergie électrique obtenue par conversion de l'énergie hydraulique des différents flux d'eau (fleuves, rivières, chutes d'eau, courants marins, ...).

L'énergie hydroélectrique est une énergie renouvelable. La puissance hydroélectrique installée dans le monde en 2004 était estimée à 715 gigawatts (GW), soit environ 19% de la puissance électrique mondiale. Près de 15 % de toute l’électricité installée en Europe est d’origine hydraulique.

Cependant, la proportion d'énergie hydroélectrique est bien moindre (de l'ordre de 10 %) que la puissance installée peut le faire croire, car cette dernière joue un rôle particulièrement important pour assurer l’équilibre instantané de la production et de la consommation d’électricité. En effet, l'énergie électrique ne se stocke pratiquement pas et c'est pourquoi l'énergie hydroélectrique est souvent une variable d'ajustement. En France, par exemple, la puissance installée est de 25 GW, soit 22 % de l’ensemble des centrales contribuant à l’alimentation des réseaux publics alors que la production ne représente qu'environ 15 %.

Sommaire

1 Les différentes formes de production d'énergie hydroélectrique
2 Coût de l'hydroélectricité
3 Utilisation de l'hydroélectricité
4 Impacts environnementaux
5 Voir aussi
- 5.1 Liens externes

[modifier] Les différentes formes de production d'énergie hydroélectrique

[modifier] Les centrales au fil de l'eau

Voir l’article petite centrale hydroélectrique.

Les centrales au fil de l'eau utilisent une partie du débit des rivières pour produire de l'énergie électrique. Elles tournent en continu, car il n'existe pas de bassin d’accumulation pouvant retenir l’eau. On distingue les centrales au fil de l’eau équipées de turbines à axe vertical (rivières à pente forte) et celles équipées de turbines à axe horizontal (rivières à fort débit et à petite chute).

Ces sites sont principalement utilisés lors des pics de charge, grace à leur facultés de mise en route et d'arrêt rapide. Certains barrages fonctionnent aussi en mode réversible (voir centrale de pompage turbinage)

[modifier] STEP station de transfert d'énergie par pompage

Ces centrales ne produisent pas leur énergie uniquement à partir de l'écoulement naturel, mais elles permettent, en mode pompage, de stocker l'énergie produite par d'autres types de centrales lorsque la consommation est basse par exemple la nuit et de la redistribuer, en mode turbinage, lors des pics de charge.

Ces centrales possèdent deux bassins un supérieur et un inférieur entre lequels est placé une machine hydroélectrique réversible : la partie hydraulique peut fonctionner aussi bien en pompe, qu'en turbine et la partie électrique aussi bien en moteur qu'en alternateur (machine synchrone). En mode accumulation la machine utilise le courant fournit pour remonter l'eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur et en mode production la machine convertit l'energie hydraulique de l'eau en électricité. Le rendement (rapport entre électricité consommé et électricité produite) est de l'ordre de 82%.

Ce type de centrale est intéressant pour la régulation entre l'offre et la demande, dans des pays équipés de gros centres de production (tels que des centrales nucléaires) et ne disposant pas de suffisamment de capacités naturelles de production hydroélectrique sous forme de barrages. Elle peut également trouver son intérêt dans le stockage de l'énergie produite à partir de modes de production moins maitrisables, telle que l'énergie éolienne, et compenser les chutes de vent.

[modifier] Les usines marémotrices

Voir l’article Énergie marémotrice.

Une usine marémotrice est une centrale hydroélectrique qui utilise l'énergie des marées pour produire de l'électricité.

[modifier] à partir des vagues

Voir l’article énergie des vagues.

Le Japon s’est intéressé le premier aux ressources de la houle à partir de 1945, suivi par la Norvège et le Royaume-Uni. Au début du mois d’août 1995, l’Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY), la première centrale électrique utilisant l’énergie des vagues, est installée au nord de l’Écosse. Le principe est le suivant: les vagues pénètrent dans une sorte de caisson immergé, ouvert à la base, poussent de l’air dans les turbines qui actionnent les alternateurs génèrant l'électricité. Cette dernière est ensuite transmis par câble sous-marin à la côte, distante d’environ 300 mètres. La centrale avait une puissance de 2 MW. Malheureusement, cet ouvrage, endommagé par les vagues, a été anéanti un mois plus tard par la queue du cyclone Félix. Ses créateurs ne se découragent pas. Une nouvelle machine, moins chère et plus performante, est actuellement mise au point. Elle doit permettre de fournir de l'électricité aux petites îles qui en manquent et, d'alimenter une usine de déssalement de l’eau de mer.

[modifier] à partir des courants marins

Voir l’article hydrolienne.

Un projet de la société brittanique Marine Current Turbines a prévu d'utiliser des hydroliennes (sorte d'« éoliennes » sous-marines) qui utiliseraient les courants marins de manière similaire à une hélice de bateau pour produire de l'électricité.

[modifier] Coût de l'hydroélectricité

Malgré des coûts de réalisation généralement élevés, les coûts de maintenance sont raisonnable, les installations sont prévues pour durer longtemps et, l'énergie de l'eau est gratuite et renouvelable. Donc le bilan est plutôt positif, c'est un des systèmes de production d'électricité les plus rentable, en plus il est un des plus souple.

[modifier] Utilisation de l'hydroélectricité

L'énergie hydroélectrique est stockable, elle peut donc être utilisé en pointe, c'est à dire quand la demande est la plus forte sur le réseau publique de distribution électrique.

En revanche, la production d'hydroélectricité est limitée par la réserve d'eau disponible, ce qui dépend du climat et des pompages réalisés en amont de la retenue pour l'eau sanitaire et l'irrigation.

Leif-Erik Langhans, de la Ruhr-Universität de Bochum, a aussi étudié un système d'éolienne couplée à une centrale hydraulique à réserve pompée. L'énergie éolienne excédentaire sert à amener l'eau dans un bassin surélevé. En cas de déficit d'énergie, cette réserve d'eau passe au travers de turbines productrices d'électricité.

[modifier] Impacts environnementaux

L'hydroélectricité est considérée comme une énergie propre et inépuisable, contrairement au pétrole ou au gaz naturel.

L'utilisation d'énergie de source hydraulique plutôt que provenant de sources non renouvelables est globalement positive pour l’environnement. Cependant les impacts environnementaux peuvent être très importants, surtout lors de la mise en place de structures souvent lourdes permettant la récupération d'énergie hydraulique.

Ces impacts varient avec le type et la taille de la structure mise en place : ils sont faibles s'il s'agit d’exploiter de chutes d’eau naturelles, les courants marins, les vagues, mais ils deviennent très importants s'il s’agit de créer des barrages et des retenues d'eau artificielles. Il faut remarquer que dans les projets de barrages, la production d'hydroélectricité est, la plupart du temps, secondaire par rapport à d'autres aspects tels que la maîtrise du flux d’un cours d’eau (évitement des inondations), l'alimentation en eau de canaux, la constitution de stocks d'eau.

Quelle que soit la taille de l'installation, il faut néanmoins faire de sérieuses études d'incidence sur l'environnement avant de construire une installation hydraulique et adopter des mesures compensatoires telles que des échelles à poissons. Par le passé, les barrages construits ont conduit au dépeuplement des rivière en espèces migratrices (anguilles, saumons,...). A ce point de vue, la situation des rivières européennes tend à s'améliorer lentement.

Le bilan en gaz à effet de serre des systèmes hydroélectriques est nettement positif. Il faut néanmoins tenir compte qu’il faut plusieurs années avant que le CO₂ dépensé lors de sa construction soit compensé par l’électricité produite.