Je reprends mes articles sur l’énergie, avec toujours l’idée de faire en fin de parcours une réflexion sur "Comment sauver le climat ?" ;
    Aujourd’hui je voudrais vous parler de l’énergie hydroélectrique.

    Evidemment ce que l’on connaît surtout, ce sont les barrages sur les cours d’eau et l’alimentation de turbines pour fabriquer de l’électricité. En terme de quantité, c’est le principal, mais le concept d’énergie hydroélectrique est beaucoup plus large. C’est l’énergie fournie par le déplacement de l’eau : cours d’eau, chute d’eau, vagues, courants marins, marées. Une hydrolienne -dont j’ai déjà parlé- serait à classer dans ce type d’énergie.

    L’utilisation de cette énergie est très ancienne de même qu’il y a eu les moulins à vent; il y a eu les moulins à eau; il en reste de nombreux vestiges, notamment en Bretagne : ils utilisaient le courant de rivières ou celui créé par la marée montante et descendante. Cette énergie mécanique servait à faire tourner une machine, sans intermédiaire électrique
    La première centrale électrique remonte à 1880 en Angleterre : elle servait à l’éclairage d’un domaine et ne produisait que 7kW de puissance, ce qui est négligeable.
    De nombreuses petites centrales ont existé, au fil des cours d’eau, produisant quelques centaines de kW ou quelques MW. Quelques rares étaient encore en activité il y a quelques années comme celle de l’arsenal de Tulle, en Corrèze. Mais actuellement la loi de transition énergétique essaie de relancer ces petites centrales en prévoyant un tarif de rachat de l’électricité en surplus, en général par construction de nouvelles installation, la rénovation des anciennes étant trop onéreuse. Actuellement les petites installations de moins de 10 MW, ont une puissance totale d’environ 2 GW et produisent environ 8 Twh/an.

    L’hydroélectricité a fait de gros progrès à partir de 1900 et les barrages importants se sont développés à partir de 1920.
    La France possède de très nombreux barrages  et a équipé 95% des sites envisageables. Il faut en effet non seulement avoir un cours d’eau, mais des rives capables de supporter les fondations du barrage, et une vallée qui puisse retenir l’eau sans destructions trop importantes.
    Il n’y a pas eu de grand barrage de construit depuis 2008 et la puissance totale installée est de 25,5 GW, produisant environ 70 TWh/an (1TW = 10 puissance 12 watts), sur les 540TWh/an que consomme la France, soit environ 12,5 %.
    Environ 82 % de la production française d'hydroélectricité est assurée par 4 régions :
         - Rhône-Alpes = 40 %
        - Provence Alpes Côte d'Azur = 16,3 %
        - Midi-Pyrénées = 15,3 %
        - Alsace = 11 %        
        - L’ensemble des autres régions = 17,4 %
    Le parc est constitué de plus de 2 400 centrales, mais 95 centrales de taille moyenne (50 à 600 MW) concentrent à elles seules 58 % de la puissance totale et 4 centrales de plus de 700 MW en représentent encore 17 % ; près de 1 600 installations ont moins de 1 MW et représentent seulement 1,8 % de la puissance installée.
    Près de 90 % des 2 400 centrales de France sont installées « au fil de l’eau », autrement dit turbinent l'eau d'un cours d'eau comme elle arrive, n'étant pas dotées d'un réservoir ; elles totalisent environ 7 500 MW installés (30 % du parc) et produisent 30 TWh en moyenne annuelle
    La France est classée en 2017 au 3e rang européen pour sa production hydroélectrique avec 10,1 % du total européen, et au niveau mondial, au 10e rang avec 1,3 % du total mondial, en 2013.

     La puissance fournie par le barrage dépend essentiellement de deux facteurs : la hauteur de chute et le débit d’eau qui va faire tourner des turbines

    Dans des barrages sur de grands fleuves (le Rhin par exemple), la hauteur de chute est très faible et c’est le débit d’eau qui est primordial.
    Le schéma de fonctionnement est le même dans les deux cas, et correspond aux deux figures ci-dessous.
    L’eau est prise à une certaine hauteur dans le barrage et amenée par une conduite forcée jusqu’aux turbines couplées à un alternateur qui produit du courant alternatif. Un transformateur élève la tension de ce courant pour permettre le transport à distance aux moindres pertes par effet joule, sur les lignes haute tension.
    Un déversoir dans le barrage permet d’évacuer l’eau en surplus, notamment en période de crue.
    Par ailleurs un obturateur peut boucher tout ou partie des canalisations d’entrée des conduites forcées ce qui permet de moduler la production d’une centrale qui peut passer de zéro à sa puissance nominale en quelques minutes.
    Les dimensions et distances diffèrent.
    Dans un barrage au fil de l’eau la dérivation du fleuve est un véritable canal et les turbines se trouvent au fil de l’eau, en bas d’un barrage de très faible hauteur.
    Dans un barrage classique, la canalisation forcée est de faible longueur et a un débit important, les turbines étant près du barrage.
    Dans des barrages en montagne, en général de moindre hauteur, les canalisations forcées sont des tuyaux en acier de débit moindre, mais les turbines se trouvent à plusieurs centaines de mètres (voire des kilomètres) du barrage en bas de la montagne, avec des dénivelées de plusieurs centaines de mètres.
    Un mot aussi, des centrales de « pompage turbinage » (STEP = station de transfert d’énergie par pompage).
     Elle sont conformes au schéma ci-contre. Actuellement on se sert du supplément d’électricité disponible la nuit pour remonter de l’eau la nuit dans le réservoir supérieur , laquelle sera utilisée de jour, colle dans un barrage normal pour produire un supplément d’électricité.

    La France possède 6 stations qui permettent de stocker quotidiennement quelques dizaines de GWh.
    Le stockage hydraulique retrouve de l'intérêt pour gérer l'intermittence de la production solaire et éolienne, le courant intermittent de ces sources d'énergie pouvant être stocké par pompage.

    L’hydraulique dans le monde

     La particularité de l'hydroélectricité est sa répartition globalement homogène par continent dans le monde. Les pays producteurs en sont aussi les consommateurs, même si certains pays comme la France exportent un peu d’électricité.
    Comme on le voit sur les tableau ci-dessous, la Chine est de loin le plus grand producteur d’électricité hydro-électrique et possède sur le Yangzi-Jiang d’énormes barrages. Le plus grand « barrage des 3 gorges », mis en service en 2012, a une puissance de 22,5 GW et produit 100 TWh /an.
    Le Canada et le Brésil sont le seconds producteurs, mais avec moins de la moitié de production annuelle. grand barrage brésilien  a une puissance de 14 GW et produit également environ 100 TWh /an, et le plus grand barrage canadien  a une puissance de 7,7 GW et produit 26,5 TWh /an.

     L'hydroélectricité a une gros avantage : pas d'émission de CO2, grande souplesse d'utilisation pouvant s'adapter à la demande évoluante dans une journée, et disponibilité quasi permanente. Son coût est relativement faible.

     Ses inconvénients proviennent de la formation d'un lac derrière le barrage qui va engloutir la vallée et son contenu naturel et humain, et les conséquence sur la faune aquatique de l'interruption du cours d'eau, même si des "écluses à poissons" sont parfois mis en place (remontée des saumons notamment).

     Pour ne pas faire un article trop long, je publierai des photos de quelques barrages et leurs caractéristiques dans un prochain article, et j’y parlerai aussi, de l’usine marémotrice de la Rance.