L'énergie hydraulique, de l'eau à l'électricité

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Énergie hydraulique

Les énergies renouvelables tirent leurs origines de la nature. Moins polluantes que les énergies grises, elles ont la capacité de se renouveler rapidement, ce qui les rendent inépuisables contrairement aux matières fossiles telles que le pétrole, le charbon ou encore le mazout. Parmis les énergies renouvelables, l’énergie hydraulique puise sa force de l’eau, des mouvements des vagues, du dénivelé, de la teneur en sel et des écarts de température de l’eau.


Qu’est-ce que l’énergie hydraulique ?

L'énergie hydraulique est une source d'énergie durable qui ne consomme aucune matière première et ne produit aucun déchets. Elle a l’avantage de ne pas dépendre des conditions météorologiques, contrairement à l’énergie solaire et éolienne.

De l’eau à l’énergie hydraulique

energie verte

L’eau est une des ressources indispensables à notre vie au quotidien. À la différence du soleil qui disperse son énergie sous forme de rayons, ce n’est pas l’eau mais son mouvement qui va produire de l’énergie. Plus l’eau coule plus vite, plus l’énergie produite est importante.

De ce point de vue, l’énergie hydraulique a un fonctionnement similaire à l’énergie éolienne qui dépend de la rotation des pales produites par le vent.

Historiquement, nous utilisons l’énergie hydraulique depuis l’Antiquité avec les moulins à eau. Celle-ci actionne un mécanisme pour effectuer un mouvement régulier. Au 19e siècle naît les premières turbines électriques.

L’énergie hydraulique en Belgique

En Belgique, une partie de l’électricité est produite à partir de l’énergie hydraulique. Il y a un siècle, notre pays comptait 3000 moulins hydrauliques qui utilisaient l’eau pour moudre, scier et produire de l’électricité.

Aujourd’hui, il existe actuellement 141 centrales qui produisent de l’électricité dont la majorité se trouve en Wallonie et 13 centrales en Flandres.

La centrale hydroélectrique de Coo-Trois-Ponts sur l'Amblève joue un rôle très important dans l'approvisionnement en énergie dans notre pays. Il s'agit en effet d'une "centrale de pompage-turbinage" de grande capacité, capable de répondre rapidement et de manière rentable aux pics de consommation d'électricité.

Plus généralement, le parc hydraulique belge est composé principalement de centrales au fil de l’eau. La Belgique tend à développer son énergie hydraulique avec l’amélioration des différents sites existants avec l’équipement de barrages et écluses.

Notre pays a pour objectif d’ici 2025 de réduire considérablement l’émission de CO2 et cesser la production d’énergie nucléaire. Plusieurs fournisseurs produisent aujourd’hui de l’énergie verte accessible aux consommateurs.

Avantages et inconvénients de l’énergie hydraulique

Si les énergies renouvelables sont réputées pour nous être bénéfiques, ils peuvent avoir malheureusement quelques inconvénients.

avantages et inconvenients de l'energie hydraulique
Avantages Inconvénients
  • Maîtrise de l’énergie hydraulique depuis des années
  • Énergie avec un potentiel de rendement important
  • Possibilité de décider du débit d’eau et de la production d’énergie des barrages
  • L’énergie hydraulique fait partie des plus sécurisées
  • Prix élevé pour la mise en place d’une centrale
  • Perturbation de l’écosystème naturel avec la mise en place d’une centrale
  • Les risques de sécheresse peuvent avoir un fort impact sur la production
  • La géolocalisation est importante et impose souvent des reliefs montagneux

De l’énergie hydraulique à l’énergie hydroélectrique

L’énergie hydroélectrique provient de la conversion de l’énergie hydraulique en électricité. Pour effectuer cette transition, il existe plusieurs types de centrales hydroélectriques : les centrales gravitaires, les stations de transfert d’énergie par pompage et les centrales maritimes.

Le fonctionnement d’une centrale hydroélectrique

barrage

Une centrale est généralement équipée de plusieurs constituants :

  1. Les digues / barrages
  2. Canal d’amenée / conduite forcée
  3. Turbines / système de régulation
  4. Les ouvrages de restitution

L’eau entre dans la centrale par un canal d’acheminement via une conduite forcée. Une fois sortie du canal, l’eau entraîne la rotation de la turbine avant d’être restituée dans le canal.

Ensuite, la turbine entraîne alors un générateur par un multiplicateur de vitesse. Le générateur va ensuite va produire de l’électricité avec un transformateur. Celle-ci va ensuite migrer sur le réseau de distribution d’électricité.

Les centrales sont équipées pour permettre la circulation des poissons. En effet, le “passe à poissons” donne la possibilité de franchir le barrage et remonter la rivière.

Les centrales hydroélectriques sont également classées en fonction de quatre niveaux de puissance :

  1. Les grandes centrales dont la puissance est supérieure à 10 MW.
  2. Les petites centrales dont la puissance est inférieure à 10 MW.
  3. Les mini-centrales dont la puissance est inférieure à 1 MW.
  4. Les micro-centrales dont la puissance est inférieure à 100 kW.

Les centrales gravitaires

On peut distinguer trois types de centrales gravitaires : les centrales au fil de l’eau, les centrales lacs et les éclusées.

Caractéristiques des centrales gravitaires
Les centrales Les caractéristiques
Les centrales au fil de l’eau
  • Leurs fonctionnement reposent sur les cours d’eau en zone plaine
  • Avantage : production d’électricité à bas coût
  • Inconvénient : impact négatif sur la production en cas de sécheresse
Les centrales lacs
  • Barrages de grande hauteur en montagne
  • Avantage : possibilité de fluctuer la production selon les saisons
  • Inconvénient : nécessité d’être situées sur un relief montagneux + coût de la mise en place importante
Les centrales éclusées Elles permettent la modulation de la production d’énergie dans la journée ou pour la semaine ce qui facilite le suivi pour la variation de la consommation.

Les centrales maritimes

Ces centrales tirent leur force des ressources naturelles des mers et des océans. Il existe différentes centrales maritimes : à partir des marées, à partir des courants marins et à partir des vagues.

Les centrales maritimes
Les centrales Les caractéristiques
Usine marémotrice
  • Utilisation de la force de la marée pour produire de l’électricité en temps réel
  • En Belgique, nous ne pouvons pas produire d'énergie marémotrice, car la différence entre la marée haute et la marée basse n'est que de quelques mètres dans la mer du Nord.
Les centrales des courants marins les hydroliennes fonctionnent de la même manière que les éoliennes en captant l’énergie des courants marins
Les centrales à partir des vagues Elle explore la puissance des vagues en mer qui se déplacent constamment de haut en bas sous l'influence du vent. L'énergie des vagues est peu utilisée à ce jour en raison de son coût très élevé.

Les stations de transfert par pompage

Ce sont des centrales qui fonctionnent avec un système de pompage ou turbinage. Le mode pompage permet de conserver l’énergie produite par d’autres centrales telles que les centrales gravitaires lorsque la consommation est inférieure à la production. Elle est ensuite redistribuée en turbinage.

Exemples de fournisseurs qui utilisent l'énergie hydraulique

Nous pouvons citer le fournisseur Eneco qui contribue à la transition énergétique et a la particularité de produire de l'énergie 100% verte. Nous pouvons également mentionner le fournisseur Engie Electrabel qui oriente sa politique vers les énergies renouvelables en fermant plusieurs de ces centrales au charbon en Europe.De plus, Engie Electrabel possède trois types de centrales hydrauliques; une centrale d’accumulation par pompage, une centrale au fil de l'eau et une centrale de barrage.

Enfin, Luminus utilise également l’énergie hydraulique. Plusieurs centrales;ont été construites et des modernisations de celles-ci sont en cours afin d’augmenter le rendement.

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