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Le fonctionnement de l’énergie hydraulique : énergie du futur ?

L’énergie hydraulique puise sa force dans les cours d’eau. La force motrice de l’eau est alors transformée en électricité dans une centrale hydroélectrique. Elles sont plus de 2 000 en France à exploiter l’eau comme une source d’énergie. Sera-t-elle l’énergie du futur ? 

Quelques chiffres sur l’énergie hydraulique

Chute d’eau

Avec le bois énergie, l’énergie hydraulique prédomine les énergies renouvelables (EnR) et en représente 60%. Les EnR ont évolué de 69% de 1990 à 2016 et représentent aujourd’hui 16% de la consommation finale brute d’énergie. Il s’agit de la quatrième source d’énergie primaire en 2016, après le nucléaire, le pétrole et le gaz. Le bois énergie est en tête avec 41,2%, suivi par l’hydraulique avec 19,8%.

L’énergie hydraulique compte environ 2 300 installations hydroélectriques en France, dont 433 qui appartiennent à EDF. Le parc hydraulique français a une capacité de 25,5 GW. L’Auvergne Rhône-Alpes, l’Occitanie et la Provence-Alpes-Côte d’Azur couvrent 79% de cette capacité.

En 2017, il a moins plu que l’année précédente : c’est pourquoi la production d’hydroélectricité en France a diminué de 16,3%, pour un total de 53,6 TWh. Les régions Auvergne Rhône-Alpes, Occitanie, Grand Est et PACA représentent plus de 90% de la production d’hydroélectricité. À l’échelle mondiale, ce sont la Chine (28%), le Canada (9%), les États-Unis (9%) et le Brésil (9%) qui représentent plus de la moitié de la capacité installée de l’hydraulique.

L’énergie hydraulique, comment ça fonctionne ?

C’est une énergie renouvelable qui repose sur la force motrice des mouvements de l’eau. Des mouvements dus au Soleil et à la gravité de la Terre. Il peut s’agir d’une énergie puisée dans des chutes d’eau naturelles, comme des cascades, dans des chutes artificielles, comme les barrages hydroélectriques, dans des courants marins ou dans les marées. 

Les centrales hydrauliques puisent l’énergie mécanique dans l’eau pour la convertir en électricité, ou hydroélectricité. Elles font de l’eau une électricité renouvelable qui produit très peu de gaz à effet de serre. 

La centrale hydroélectrique est composée de différents éléments : généralement, un barrage, un canal de dérivation et des dispositifs de conversion en électricité. Le barrage permet de retenir une partie de l’eau qui passe. Cela crée une sorte de petit lac qui stocke l’énergie renouvelable. 

L’eau en mouvement passe dans un tuyau, nommé une conduite forcée, puis fait tourner une turbine. Cela fait alors tourner des aimants dans un générateur, ce qui crée de l’électricité. 

Plus la puissance du courant et la hauteur de la chute d’eau sont importants, plus l’énergie transportée par l’eau est importante. L’électricité produite est ensuite envoyée vers le réseau, et elle passe alors dans des lignes à haute ou très haute tension.

L’hydroélectricité peut tout à fait être produite sans le barrage. Le processus s’intitule “run-of-the-river”. Un projet au fil de l’eau fait tourner la turbine et permet de profiter de l’énergie cinétique de l’eau d’une rivière. Cependant, la source d’énergie ne peut pas d’être stockée. Le barrage permet de pouvoir contrôler le débit de l’eau et le moment où elle est convertie.

Il existe également le stockage par pompe, une autre technologie hydroélectrique. Cela consiste à pomper l’eau depuis un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur, en ayant recours à l’électricité produite grâce à d’autres sources d’énergie, pendant les heures creuses. Ce processus permet de créer de l’énergie hydroélectrique plus tard. 

Les points forts de l’énergie hydraulique

Barrage hydraulique

Tout d’abord, l’énergie hydraulique est une énergie sûre et inépuisable, tant qu’il y a encore de l’eau sur Terre. Ce qui risque de poser problème à terme concerne plutôt les possibilités de construire des centrales hydroélectriques à certains endroits. La production de l’électricité grâce à l’eau est également très peu polluante et n’émet pas de CO₂.

Autre avantage : l’hydroélectricité est une énergie fiable car il ne peut pas y avoir beaucoup de perturbations quant à la puissance électrique. Elle ne dépend ni d’un carburant ni de la hausse des prix du pétrole, du charbon ou du gaz naturel. C’est donc un gain d’argent important.

Les centrales hydrauliques ont une durée de vie plus longue que les autres centrales électriques qui utilisent notamment des combustibles fossiles. Les coûts au sein de centrales hydrauliques sont faibles.

Elle est aussi flexible parce que l’électricité produite, qui dépend du débit de l’eau, peut alors être adaptée en le réduisant lorsque la consommation d’énergie est plus faible. Les barrages conservent ainsi le débit d’eau pour les périodes de consommation importante.

Les installations hydroélectriques peuvent généralement produire immédiatement de l’électricité en réseau et donc fournir une alimentation de secours lors de pannes générales. 

Enfin, les réservoirs d’eau permettent au public de profiter des activités liées, comme la pêche ou la baignade. La majorité des centrales hydroélectriques proposent un accès au public.

Les points faibles de l’énergie hydraulique

Barrage hydraulique

Cette énergie n’est pas tout à fait sans aucun impact sur l’environnement. Ce sont les barrages, les centrales, les lignes électriques, etc., qui interviennent dans la nature et bouleversent des écosystèmes. 

La construction d’une centrale hydraulique va de pair avec la construction de grands réservoirs. Ceux-ci présentent des risques d’inondations sur les terres alentours, et peuvent donc engendrer des dommages environnementaux. 

Les barrages et les réservoirs peuvent affecter les écosystèmes aquatiques, surtout pour les poissons qui migrent. Les turbines laissent échapper de l’eau qui ne contient pas de sédiment, et favorisent donc l’érosion des berges notamment. Le débit du cours d’eau est adapté, ce qui peut altérer les écosystèmes aquatiques. 

Bloquer les rivières avec les barrages peut altérer la qualité de l’eau, détériorer les habitats aquatiques mais aussi riverains ou encore empêcher certains poissons de migrer. Cela dit, l’énergie hydraulique est durable et non polluante et peut, à terme, avoir plus d’effets bénéfiques.

Évidemment, la construction des centrales hydroélectriques est très coûteuse. Heureusement, les travailleurs n’ont pas besoin d’être nombreux et l’entretien ne nécessite pas un trop gros coût. La centrale hydroélectrique dépend en revanche de la quantité d’eau disponible. En effet, s’il y a une période de sécheresse, la production baissera inévitablement.

Si l’eau est une ressource inépuisable, les centrales hydroélectriques pourront difficilement être plus nombreuses, puisque la plupart des réserves sont occupées.

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