Energie hydroélectrique

L'énergie hydroélectrique est l'une des énergies renouvelables disponibles sur la planète Terre. Elle consiste en la transformation en énergie électrique de l'énergie hydraulique c’est-à-dire l'énergie potentielle contenue dans les différents flux d'eau.

La puissance électrique hydraulique 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 européenne est d’origine hydraulique.

La puissance de l’installation dépend de la hauteur de chute et du débit de l'eau. On distingue deux types de centrales hydroélectriques. Les barrages ou centrales de haute chute (grande hauteur, faible débit) et de moyenne chute (dénivelé moyen, débit assez important) dans les régions montagneuses. D’autre part, on trouve sur les cours d’eau les centrales de basse chute (dénivelé faible, fort débit).

L'hydroélectricité revêt dans les grands réseaux interconnectés une importance fondamentale, dans la mesure où les centrales à haute chute (barrages) permettent de répondre aux brusques variations de la demande en électricité.

Centrales au fil de l'eau
installées sur des rivières, leur exploitation dépend essentiellement du débit du cours d’eau. Elles tournent en continu, car elles ne peuvent retenir l’eau dans un bassin d’accumulation. Il existe des centrales au fil de l’eau à axe vertical (rivières à pente forte) et à axe horizontal (rivières à fort débit et à petite chute).

les barrages et les centrales à accumulation
Une centrale hydraulique utilise l'énergie fournie par une masse d'eau en mouvement pour produire de l'énergie électrique. Un barrage retient une grande quantité d'eau sous la forme d'un lac de retenue.

Pour produire de l'électricité, les vannes du barrage sont ouvertes, de l'eau s'y engouffre dans une conduite forée dans le barrage, sa vitesse augmente.

A la sortie de cette conduite, l'eau fait tourner une turbine * qui entraîne elle-même un alternateur ** qui produit une tension alternative sinusoïdale.
L'eau est ensuite libérée au pied du barrage et reprend le cours normal de la rivière.

* Une turbine est essentiellement une roue destinée à transformer le mouvement d'un corps fluide ( eau ou gaz ) en un mouvement de rotation. Les centrales électriques utilisent principalement deux types de turbines couplées à un alternateur : les turbines à eau et à vapeur.

** L'alternateur est une machine tournante destinée à produire une tension alternative sinusoïdale. Son fonctionnement est proche de celui d'une génératrice de bicyclette à cette différence près qu'il pèse plusieurs dizaines de tonnes.

Centrales marémotrices
Le mouvement des eaux côtières sous l'effet de l'attraction de la Lune permet de produire de l'énergie. Il suffit d'aménager sur un estuaire une digue artificielle, avec des turbines qui sont entraînées par le va et vient des marées. De tels ouvrages supposent toutefois des amplitudes de marées élevées, telles qu'elles existent en Bretagne, avec des différences de niveau de l'ordre de 12 à 13 mètres.

L'inconvénient de ces centrales réside dans le décalage quotidien d'environ 50 minutes de leur capacité maximale du fait des variations de l'attraction lunaire. Les conditions d'exploitation favorable sont donc réduites.

Les centrales houlomotrices
L'exploitation du mouvement des vagues permet de produire des petites quantités d'électricité. Encore faut-il disposer de sites favorables, par exemple l'île écossaise de Islay ou des sites côtiers en Angleterre, en Norvège, en France ou au Danemark. Les essais n'en sont qu'à leurs débuts.

Dans ce type de centrales, les vagues sont dirigées vers un caisson de béton. L'arrivée de l'eau comprime l'air dans le caisson. Et c'est l'air pressurisé qui entraîne la turbine, qui est également actionnée par la pression résultant du reflux de la vague.

Un autre procédé utilise le va et vient des vagues pour entraîner un piston flottant qui produit ainsi la pression nécessaire. Il existe d'autres variantes, par exemple sous forme de cônes collecteurs qui élèvent l'eau des vagues de plusieurs mètres. En retombant, l'eau entraîne une turbine.