Quelle électricité en France pour 2035 AR v6 © Alain RICAUD Nov-Déc 2019 Page 63
L’énergie hydraulique
L’utilisation de l’énergie hydraulique, du moins celle des rivières et des fleuves, est très ancienne. Dès l’Antiquité, les moulins à eau servaient à moudre le grain, ou à élever l’eau. Pendant des siècles l’énergie hydraulique fut surtout une énergie motrice, une énergie mécanique. Ce n’est qu’au XIXè siècle que l’énergie mécanique rotative des roues à eau ou de leur version plus moderne, les turbines, sera transformée en énergie électrique. Ce sera l’avènement de l’hydroélectricité. L’énergie hydraulique est encore avec l’énergie-bois, l’énergie renouvelable la plus répandue aujourd’hui.
L’eau tombe du ciel sous forme de pluie ou de neige (les « précipitations »). Une partie retourne vers le ciel sous forme d’évaporation directe ou de transpiration des plantes. Une autre partie ruisselle sur le sol et rejoint les rivières et les fleuves. Une autre partie, enfin, s’infiltre dans le sous-sol, mais les nappes d’eau souterraines débordent et restituent donc aux cours d’eau l’eau qu’elles ont reçue. 60 % des précipitations sur les terres émergées s’évaporent. On en retrouve donc 40 % dans les cours d’eau. Évidemment ces chiffres diffèrent d’un continent à l’autre: en Afrique plus de 80 % de l’eau s’évapore, en Antarctique rien ne s’évapore. Quand l’eau dévale les pentes pour rejoindre les océans, elle perd au fur et à mesure son énergie potentielle : c’est cette énergie de chute qui peut être captée, beaucoup plus que l’énergie de mouvement « cinétique », assez faible, de l’eau qui coule.
La grande hydraulique :
Deux facteurs influencent directement la puissance disponible : le débit d’eau et la hauteur de la chute. La puissance maximale susceptible d’être obtenue est d’ailleurs, tout simplement, égale à P = 9,81.Q.h (Q étant le débit d’eau en m². m/s, h étant la hauteur de chute en mètres, et P la puissance obtenue en kJ/s, donc en kW). En fait cette puissance subit des pertes, dans la partie hydraulique, puis mécanique, puis électrique de l’installation. Mais toutes ces pertes sont relativement modestes, 20 % au total, et la puissance obtenue en fin de compte est P = 8 Qh.
Pour une même puissance, une centrale hydraulique peut donc être alimentée, soit par un faible débit tombant d’une grande hauteur de chute, soit par un débit important tombant d’une faible hauteur. Ainsi, on distingue en pratique trois types d’aménagements :
les aménagements de haute chute: ils équipent des sites de montagne qui bénéficient, pour des
débits souvent faibles, de très importantes dénivelées. En France, le record de hauteur est tenu, dans les Pyrénées, par la centrale de Portillon (1 420 m) ;
les aménagements de moyenne chute: ils sont situés sur des cours d’eau à débit assez abondant,
avec des dénivelées moyennes de l’ordre de la centaine de mètres ;
les aménagements de basse chute: implantées notamment sur les grands fleuves (en France le Rhin
ou le Rhône), les centrales de basse chute ont un débit très important et une dénivelée très faible, de 10 à 15 m.
L’énergie hydraulique et ses perspectives de développement.
Le potentiel hydraulique exploitable
La quantité d’énergie productible dépend de la hauteur de chute et du débit d’eau. Or, le débit d’eau dépend lui-même de la quantité de pluie qui tombe et de la surface du bassin versant sur laquelle elle tombe. Altitude, pluviométrie, surface du bassin versant sont donc les trois facteurs clefs qui vont conditionner le potentiel énergétique hydraulique d’une région, d’un pays, d’un continent. Mais l’un de ces trois facteurs, la surface, est finalement prépondérant. En effet, en pratique, ce ne sont