ENERGIE HYDRAULIQUE

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.

Cependant, la proportion d'énergie électrique d'origine 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 tandis que 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 %.

Dans la pratique, l'utilisation de l'eau pour produire de l'énergie est parfois compliquée par les demandes provenant de l'irrigation, se produisant généralement hors des périodes de demandes électriques maximales.

Les différentes formes de production de l'énergie hydroélectrique

Les barrages hydroélectriques
Des turbines exploitent le débit et la pression liés à l'accumulation d'eau pour produire de l'énergie électrique.

Ces sites sont principalement utilisés lors des pics de charge, parce qu'ils peuvent démarrer ou s'arrêter presque instantanément et parce que la quantité d'énergie que représente la chute d'eau est limitée. À noter que certains sites sont réversibles : lors des périodes creuses (lorsque la consommation d'électricité est faible comme par exemple en pleine nuit) l'alternateur, qui est une machine synchrone réversible, est utilisé pour remonter l'eau du lac inférieur vers le lac supérieur.

Après quelque temps, le fond du lac supérieur finira par se remplir de limon.

Les centrales au fil de l’eau
Elles utilisent une partie du flux des rivières pour produire de l'énergie électrique. De plus, 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).

Ce système a également l'avantage d'oxygéner l'eau, ce qui favorise la faune aquatique.

Les barrages au fil de l'eau
Le principe est de construire un barrage sur une rivière à fort débit. La zone en amont (en haut) de la rivière se retrouve ainsi inondée et la zone en aval par conséquent voit son niveau d'eau s'abaisser. Cette technologie est principalement utilisée dans les régions du monde où se trouvent des rivières à fort débit et de grands réservoirs (de grandes zones inondables) par exemple le Canada, le Brésil et la Chine. Un exemple célèbre est le barrage d'Assouan en Égypte

L'écosystème d'une zone importante est affecté lors de la mise en place de ce type d'installation (en raison de l'inondation et de l'assèchement des zones amont et aval). Les exploitants affirment qu'un écosystème naturel et équilibré se reconstitue dans ces zones plus ou moins rapidement (en l'espace d'environ 30 ans, l'écosystème serait recréé à 99%, ceci incluant les anciennes zones asséchées).

Les centrales marémotrices
Elles utilisent le flux et le reflux des marées. Au passage du barrage, l'eau de mer est turbinée. Ces centrales nécessitent une forte amplitude de marée et sont soumises à d'important problèmes liés à la corrosion. Un exemple est visible sur l'embouchure de la rivière de la Rance en Bretagne.

Centrale marémotrice sous-marine
Durant l'été 2002, la première centrale marémotrice qui utilise les courants sous-marins fut testée en Grande-Bretagne. Il existe plus de 40 sites dans ce pays riches en côte où une telle expérience est possible. En théorie, il y a assez d'énergie en courant de marées pour générer plus d'un quart de l'électricité du pays.

La Grande-Bretagne a choisi de miser sur les courants sous-marins plus réguliers que les courants de marées de surface ou la houle. Tout dépend de la typographie locale. L'océan comporte, en fait, des chenaux où des masses d'eau ascendantes ou descendantes se resserrent dans un espace réduit. Les Anglais ont décidé de vérifier si l'utilisation de cette énergie tirée des courants marins est exploitable afin de réduire les gaz à effet de serre. Pour cela, ils ont engagé des frais colossaux pour construire un prototype de centrale marémotrice pouvant produire jusqu'à 1580 kW d'électricité. La machine est installée dans les îles Shetland.

Deux « hydroplanes » de 15 mètres montés sur un socle vont osciller avec la marée afin d'activer un moteur hydraulique qui générera de l'électricité. Des pistons hydrauliques contrôlent l'angle par lequel les hydroplanes de la société Stingray doivent faire face au courant de la marée pour obtenir un maximum d'eau . Comme pour une aile d'avion, leur angle d'attaque changes pour créer un phénomène « d'ascenseur » qui pousse l'hydroplane vers le haut et vers le bas. En bougeant, les hydroplanes font bouger un bras qui actionne une pompe pour faire monter de l'huile haute pression à travers un moteur hydraulique qui fait tourner un générateur électrique. (Voir le site de la société pour avoir une illustration)

La structure fait 35 tonnes, elle est à 20 mètres au-dessus du fond marin et fonctionnera dans des courants allant de 2 à 3 mètres par seconde. L'essentiel est fabriqué en acier, l'hydroplane est renforcé par un verre plastifié. La société Stingray ne travaille que pour les marées qui bougent dans un seul et même sens. Les autres sociétés vont tenter de fabriquer des hydroplanes capable de travailler sur les 4 marées de sorte qu'ils produiront de l'électricité les trois quarts du temps.

Les experts économiques estiment que techniquement ils ne doutent plus de la faisabilité du projet. En revanche, ils remettent en cause le coût associé à ce genre de production. On estime que l'on produira de l'électricité entre 4,7 et 12 pence par kWh. C'est donc plus cher que l'énergie nucléaire ou éolienne.

Un autre projet de la société Marine Current Turbines of London a prévu d'utiliser des « éoliennes » sous-marines qui utiliseraient les déplacements circulaires de manière identique à une hélice de bateau. Ce projet a été reporté par manque de budget, il faut encore des fonds. Les projets à hydroplanes ou hélices ne sont pas concurentiels car les experts estiment qu'il s'agit ici d'une industrie « pluri-billionaire » si elle s'avère réalisable. Mais ce n'est pas encore pour l'instant le cas.

Pour obtenir plus d'informations sur nos services veuillez nous contacter à info@eurocarbonltd.com