Comment ça marche l'énergie hydraulique ?

Updated on février 2017

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Roland Bourguet / ADEME

Parce qu'elles contribuent à limiter le réchauffement planétaire, les énergies renouvelables sont en plein développement. L'énergie solaire, l'énergie éolienne, la biomasse, la géothermie permettent de produire de l'énergie sans produire de gaz à effet de serre.

C'est également le cas pour la plus ancienne des énergies renouvelables, l'énergie hydraulique qui utilise l'eau, ou plutôt la force de l'eau, pour en faire de l'électricité ?

L'hydraulique : la première énergie renouvelable pour la production d'électricité

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RTE

La place de l'hydraulique

L'hydraulique dans le monde

L'hydroélectricité est la troisième source de production électrique mondiale, derrière le charbon et le gaz (énergies fossiles) qui restent très utilisés notamment dans des pays comme la Chine. Ces ressources non renouvelables émettent des gaz à effet de serre et participent au changement climatique.

L’énergie hydraulique est de loin la première source de production d’électricité d’origine renouvelable (83 %). Viennent ensuite l’éolien, la biomasse, la géothermie et dans une moindre mesure le solaire et les énergies marines.

L'hydraulique en France

D'après RTE, en France, en 2011, la production d'électricité par l'hydraulique arrive en troisième position (9,3%) après le nucléaire (77,7%) et les centrales thermiques à flamme (gaz, pétrole et charbon) (9,4%).
Cependant, la production d’électricité hydraulique dépend fortement des précipitations. L’année 2011 ayant été une année sèche, la production hydraulique a diminué (par exemple, pour l’année 2010, elle représentait 12% de la production d’électricité).

 

Intérêt de l'hydroélectricité : la seule énergie modulable

Les besoins électriques des usagers varient en fonction de plusieurs critères : les saisons (par exemple, les périodes de grand froid sont des grosses périodes de consommation électrique), les périodes de la journée (faible consommation électrique pendant la nuit)… 

Comme l'électricité ne se stocke pas, il convient en permanence d'ajuster la production à la consommation. Ainsi, une complémentarité entre les différents modes de production va être nécessaire. Et c’est le grand avantage de l’énergie hydraulique. 

En fonction des installations, cette ressource peut être rapidement mobilisable (c’est le cas pour les centrales de lac et les centrales d’éclusées). Elles peuvent produire à plein régime en 3 minutes alors qu'il faudra 11h à une centrale thermique et 40h pour un réacteur nucléaire pour atteindre le même niveau de production. C’est un avantage considérable pour pouvoir rapidement réponde à la demande.

 

Les différentes centrales hydroélectriques

Différentes techniques, sélectionnées en fonction des caractéristiques géographiques des sites, sont utilisées pour exploiter l’énergie cinétique de l’eau.

Les installations au fil de l'eau (durée de remplissage du réservoir inférieure à 2 heures) que l'on trouve en zone de plaine sur des fleuves tels que le Rhône ou le Rhin. Il y a 2 000 unités en France. Elles utilisent les courants et produisent toute l'année une énergie non stockable et non modulable.

Les installations fonctionnant en éclusées ont une durée de remplissage du réservoir comprise entre 2 et 400 heures. Elles sont surtout localisées en moyenne montagne. Très sensibles aux variations de débit, leur gestion permet de reconstituer les stocks.

Les centrales de lac sont placées au pied d'un barrage (grands ouvrages très impressionnants que l'on trouve en moyenne et haute montagne comme à Serre-Ponçon dans les Alpes). Le barrage retient un lac artificiel de grande superficie (qui se remplit à la fonte des neiges ou à la saison des pluies avec une durée de remplissage du réservoir supérieure à 400 heures) ce qui permet de contrôler la production d'électricité. C'est là le grand intérêt de ces centrales qui sont capables de fournir très rapidement d'importantes quantités d'énergie et d'absorber ainsi les pics de consommation (comme pour la période de grand froid traversée récemment en février 2012).  Il y a 96 sites.

Les stations de transfert d'énergie par pompage (STEP) remontent l’eau dans un réservoir (lac artificiel) lors des heures creuses de consommation pour la turbiner lors des pointes. L’électricité produite par les STEP n’est cependant pas considérée comme renouvelable dans la mesure où la remontée de l’eau préalable au fonctionnement des STEP consomme de l’électricité.
 


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