Energie hydraulique : définition, fonctionnement, inconvénienrt

L'énergie hydraulique est une forme d'énergie renouvelable qui utilise la force de l'eau pour produire de l'électricité. Cette source d'énergie propre et durable est largement utilisée dans le monde entier pour alimenter les villes, les industries et les foyers en électricité. Ce guide présente le fonctionnement de l'énergie hydraulique, ses avantages environnementaux, mais également les inconvénients et son importance dans la transition vers des sources d'énergie plus durables.

Produire de l'électricité grâce à l'eau, c'est possible ?

Découverte par l'Homme depuis l'Antiquité, son exploitation en France remonte au IXe siècle. Il s'agit de la première source d'électricité renouvelable en Hexagone avec un parc de 640 barrages dont 150 sont de plus de 20 mètres de haut. Ces énergies peuvent être marines ou hydrauliques. Les énergies hydrauliques, par exemple, désignent celles qui sont produites dans des centrales hydrauliques grâce à de gros moulins. La force de l'eau ainsi mise en mouvement par ces installations permet de produire de l'électricité à prix abordable à long terme.

Quant aux énergies marines, elles sont celles produites à partir des océans et des mers. Recouvrant près de 70% de la surface de la Terre, les eaux marines constituent donc une source importante d'énergie renouvelable. 

La lutte contre le réchauffement climatique étant une priorité pour tous les états, le développement de sources d'énergie différentes du nucléaire et du fossile est une nécessité absolue : les énergies renouvelables ou énergies vertes. Du photovoltaïque à l'éolien en passant par l'énergie hydraulique, les solutions dont disposent les différents états pour parvenir à une gestion durable des ressources énergétiques sont multiples. Dans cette diversité, un accent particulier sera mis sur l'hydroélectricité qui représente 19% de la production totale d'électricité dans le monde et est proposée par de nombreux fournisseurs d'électricité verte.

Les énergies hydrauliques, c'est quoi ?

Troisième source d'énergie dans le monde après le gaz naturel et le charbon, l'hydroélectricité est pourtant à la traîne dans un pays comme la France où la plus grande partie d'électricité est produite par les centrales nucléaires. On distingue les petites installations hydrauliques d'une puissance inférieure à 10 MW des grandes centrales.

Ces dernières se trouvent en Asie avec le barrage des Trois-Gorges sur le Yangzi Jiang en Chine et en Amérique du Sud avec celui de l'Itapu au Brésil / Paraguay. Une installation hydroélectrique comme la centrale hydraulique comporte quatre parties :

• le barrage pour la rétention de l'eau : celui-ci doit être solide et assez grand pour le stockage d'une importante quantité d'eau tout en assurant son écoulement naturel.
• des tuyaux pour la conduite de l'eau : suffisamment grands, ils permettent d'orienter l'eau vers la centrale hydraulique située en contrebas. Si l'ouverture et la fermeture des vannes s'effectuaient manuellement, ces tâches sont aujourd'hui automatisées.
• la centrale pour la production de l'électricité : l'entrée de l'eau à un endroit précis de la centrale se fait grâce à une conduite. Les turbines sont ainsi mises en mouvement et font tourner à leur tour un alternateur afin de produire in fine un courant électrique alternatif.
• les lignes électriques pour la récupération de l'électricité et le transport de celle-ci : un transformateur prend en charge la gestion du courant alternatif créé en vue de le rendre transportable par des lignes à très haute tension.

Qu'est-ce que les énergies marines ?

Les potentiels pour le développement d'une nouvelle filière industrielle et le succès de la transition énergétique des énergies renouvelables sont énormes. Les énergies marines sont des sources énergétiques qui se présentent sous diverses formes :

1. marémotrices : elles jouent un rôle prépondérant en France avec la mise en service depuis 1966 de l'usine de Rance d'une puissance de 240 MW. Elles demeurent les seules énergies avec une exploitation à l'échelle industrielle sur le territoire français.
2. hydrolienne (courants marins) : énergie produite grâce aux courants marins.
3. houlomotrice (forces des vagues): production d'électricité à partir des forces des vagues.

Quels sont les avantages et inconvénients de l'énergie hydraulique ?

Les avantages de l'hydraulique

L'hydroélectricité possède de nombreux atouts qui en font l'une des principales énergies vertes que doivent privilégier l'ensemble des états de la planète. Elle permet d'obtenir une électricité verte à coût abordable à long terme et parvenir à l'indépendance énergétique. Elle ne favorise pas le réchauffement climatique dans la mesure où il n'y a pas d'émission de gaz à effet de serre à l'occasion de son utilisation.

Aucun déchet n'est produit par les centrales hydrauliques, sans oublier la régulation des cours d'eau, des crues, l'alimentation en eau portable ou en eau pour l'irrigation au profit des populations. Certaines communes peuvent amorcer leur développement économique et social grâce à ce type d'énergie renouvelable qui permet d'alimenter facilement des sites isolés et booster ainsi les activités locales comme l'emploi par exemple.

L'énergie hydraulique a l'avantage d'être l'unique forme d'électricité verte stockable à grande échelle et capable de répondre instantanément à un pic de consommation. Les grandes quantités d'eau stockées grâce aux centrales facilitent l'usage de cette énergie renouvelable. Elle séduit aussi par la possibilité de la revente à un réseau public de distribution et la non-utilisation de carburant de type nucléaire ou fossile. Les risques d'explosion ainsi que les coûts de production s'en trouvent considérablement réduits.

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Les inconvénients de l'énergie hydraulique

Si l'impact des installations hydroélectriques sur l'environnement peut être plus ou moins important en cas de réalisation de retenues d'eau artificielles ou de barrages, il demeure très faible lors de l'exploitation des chutes d'eau naturelles. La construction obligatoire des réseaux de lignes électriques près de la proche des centrales hydrauliques agit négativement sur le paysage environnant.

De plus, la création d'une cuvette artificielle par les barrages empêche tout développement des sédiments. Une situation qui va entraîner un envasement des cours d'eau. Le milieu physique est par conséquent fortement perturbé. On assiste par ailleurs à un dérèglement de l'équilibre de l'écosystème naturel.

La création des retenues d'eau artificielles est à l'origine d'une sous-oxygénation de l'eau, tandis qu'une libération soudaine de celle-ci provoque une sur-oxygénation. La biodiversité est dès lors menacée. Les conséquences s'étendent également aux hommes avec la disparition des zones agricoles et le déplacement des populations.

Une éventuelle sécheresse peut avoir un impact néfaste sur la production d'électricité dans son ensemble. La survenance d'un tel phénomène difficilement prévisible conduit dans certains cas à un arrêt complet de la production électrique. Dans une telle hypothèse, le réseau énergétique global national peut être fortement perturbé.

Comment limiter ses impacts environnementaux ?

Une réduction des effets néfastes de l'énergie hydraulique sur l'environnement passe nécessairement par une réglementation stricte des installations hydroélectriques aussi bien au niveau continental que national. Le dispositif juridique en la matière doit pouvoir concilier les deux enjeux écologiques majeurs que sont la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre et la préservation de la biodiversité.

C'est dans cette optique que des textes réglementaires comme la loi de Programmation et d'Orientation sur le Politique Énergétique (POPE) ont vu le jour en juillet 2015. La législation en vigueur en France comme dans les autres États de l'Union européenne soumet les centrales hydrauliques au respect scrupuleux d'un certain nombre de règles parmi lesquelles :

• la prise de mesures idoines pour ne pas impacter négativement les cours d'eau ;
• le respect de la faune sauvage en assurant une libre circulation des poissons et une préservation de cette faune sauvage. Dans le même ordre d'idées, le transit sédimentaire doit être également respecté. Pour les barrages avec une hauteur importante, près 800 passes à poissons équipés d'ascenseurs ou d'échelles ont été construites en France depuis une vingtaine d'années ;
• l'impossibilité d'exploitation à 100% du débit total des cours d'eau en vue de la production unique de l'électricité. Il est crucial que 10% du débit moyen soit réservé et maintenu dans les cours d'eau ;
• l'obligation de tenir compte de la situation géographique ou de la qualité de l'eau lors de la réalisation des installations hydroélectriques. Très précieux, les cours d'eau qui facilitent la migration des poissons des eaux douces vers les eaux de la mer ou qui servent de réservoirs doivent être préservés ;
• une construction des installations hydrauliques permettant à l'eau qui traverse la turbine de rejoindre en aval le lit du cours d'eau ;
• le développement des énergies renouvelables dans le strict de la vie des cours d'eau.

Les raisons d'un développement de l'électricité verte et propre ne sont plus à prouver. Il faut toutefois songer à une diversification des sources pour éviter d'être tributaire d'une seule énergie. La production de celle-ci peut varier selon les conditions climatiques telles que le soleil ou encore le vent. 

Comment garantir une énergie renouvelable ?

L'électricité est la même pour tous. Sur le réseau, il est impossible de différencier les électrons d'énergie renouvelable et ceux qui ne le sont pas. De ce fait, la traçabilité physique de l'électricité ne peut être faite jusqu'au domicile du client final. Quel avantage de souscrire à une offre d'électricité renouvelable ? L'intérêt d'un client souscrivant à une offre d'énergie verte réside dans un système appelé les "Garanties d'Origine".

Pour chaque kWh consommé par ce client, le fournisseur d'électricité garantit que la même quantité sera réinjectée dans le réseau. Une garantie d'origine correspond à 1000 kWh consommés, et donc à 1000 kWh issus de ressources renouvelables injectés sur le réseau d'électricité.

La liste des fournisseurs d'électricité proposant de l'énergie verte