L’énergie hydroélectrique : l’eau, source d’énergie

L’eau fut une des premières sources d’énergie utilisées par l’Homme : les premiers moulins à eau remontent en effet à l’Antiquité (ils seraient peut-être même antérieurs aux moulins à vent). Ils servaient alors principalement à moudre les céréales pour les transformer en farine (la roue à eau entraînant un pilon). Au Moyen-âge, on les utilisait aussi pour fouler les tissus, travailler les métaux, préparer la pâte à papier… L’énergie hydroélectrique est quant à elle exploitée depuis la fin du 19^e siècle.

Première des énergies naturelles renouvelables

19 % de l’énergie produite dans le monde (et 13 % en France, ce qui en fait la troisième source d’énergie de notre pays !) sont d’origine hydraulique, c’est-à-dire produits grâce à la force de l’eau. L’énergie hydroélectrique est l’énergie renouvelable la plus répandue et représente 70 % des ENR en France.

L’énergie hydraulique dépend directement du cycle de l’eau, en particulier sur la terre ferme, et des forces marines dans le cas des énergies hydroélectriques produites grâce aux marées ou aux hydroliennes marines… Elle est basée sur le mouvement de l’eau, quelle que soit son origine. Il peut aussi bien s’agir du mouvement des vagues, que de celui d’une rivière, d’une chute d’eau ou des courants marins.

Les conditions climatiques et leurs évolutions représentent un enjeu important pour cette énergie, qui dépend en grande partie des précipitations et de la fonte des neiges. Ce sont ces dernières qui alimentent, en effet, les lacs et réserves qui approvisionnent les centrales.

Quelques avantages de l’énergie hydroélectrique

1. Elle ne produit pas de déchets
2. Elle n’émet pas de CO₂
3. Les retenues d’eau créées par la mise en place d’un barrage deviennent de jolis lieux patrimoniaux, touristiques, naturels ou aménagés.
4. Cette énergie n’a pas besoin d’être importée : elle participe donc à l’indépendance énergétique du
5. L’énergie hydroélectrique permet de développer l’économie locale et de créer des
6. Lorsqu’elle est produite sous certaines formes, comme les STEP, c’est la seule forme d’électricité pouvant être stockée en grande quantité.
7. Elle est l’énergie renouvelable la moins chère, avec un prix du kilowatt-heure proche de celui du nucléaire.

L’énergie hydroélectrique, comment ça marche ?

La production d’électricité hydraulique exploite l’énergie mécanique (cinétique et potentielle) de l’eau. Le principe utilisé pour produire de l’électricité avec la force de l’eau est le même que pour les moulins à eau de l’Antiquité. Ces installations sont appelées des centrales hydrauliques ou hydroélectriques. Ce sont ces constructions gigantesques qui enjambent certains fleuves ou rivières ou encore ces impressionnants barrages que l’on voit aux confins des lacs. Il s’agit parfois également de petites centrales installées sur des cours d’eau moins importants.

Pour résumer, une centrale hydroélectrique est composée de trois parties : un barrage, qui oppose une résistance à l’écoulement de l’eau d’une réserve ou d’un lac. L’eau s’écoule alors par une turbine qui déclenche un alternateur et produit de l’électricité au sein de la centrale en elle-même. Des lignes électriques la transportent ensuite.

Les différentes centrales hydroélectriques terrestres

Les centrales « au fil de l’eau »

Ces centrales se trouvent le long des fleuves en zones de plaine. Il en existe 2 000 en France : elles fonctionnent toute l’année, 24 h sur 24 h, grâce aux courants qui actionnent leurs turbines. Elles produisent une électricité non stockable et non modulable.

Les centrales « en éclusée »

Ces installations sont souvent placées en moyenne montagne. Selon leur taille, leur durée de remplissage du réservoir se situe entre 2 h et 400 h. Elles sont très sensibles aux variations de débit et aux précipitations.

Les centrales hydroélectriques

Ces centrales sont impressionnantes, placées aux pieds d’immenses barrages retenant de grands lacs artificiels, elles exploitent l’énergie d’une chute d’eau. Ces lacs se remplissent en fonction de la fonte des neiges et des pluies. Le réservoir de ces centrales a besoin de plus de 400 h pour se remplir. Leur grand atout est que l’on peut y contrôler la production d’électricité, justement grâce à la grande taille de leurs réservoirs. Elles peuvent donc gérer des pics importants de consommation. Il en existe 96 en France.

Les STEP

Les stations de transfert d’énergie par pompage : pendant les heures creuses de consommation, elles pompent l’eau et la remontent dans un réservoir, un lac artificiel, situé en hauteur, en haut d’une colline ou à flanc de montagne, par exemple. Cette réserve peut ensuite être turbinée pendant les pics de consommation. Cependant, actionner les STEP consomme de l’électricité qu’il faut produire par ailleurs.

Les différentes centrales hydroélectriques marines

Les centrales marémotrices : elles utilisent la force des marées et sont situées dans les estuaires à fort coefficient. L’usine marémotrice de la Rance, située dans l’estuaire du même nom en Bretagne, est la plus importante au monde : elle produit 91 % de l’énergie marémotrice mondiale et alimente aujourd’hui 250 000 foyers en électricité.

Les hydroliennes marines : en surface ou posées au fond des zones côtières, elles utilisent l’énergie des courants marins ou celle des vagues.

Peut-on produire de l’énergie hydroélectrique chez soi ?

La réponse est oui ! Les propriétaires de moulins ou les propriétaires de terrains où s’écoule un cours d’eau ont en effet la possibilité de produire leur propre énergie. On parle alors de « pico centrale hydroélectrique », pour des installations de moins de 20 kW, dont l’électricité peut être consommée par ces propriétaires ou revendue aux réseaux locaux. Néanmoins, et malgré les nombreux avantages de ce type de production électrique, ce n’est pas spécialement encouragé, car cela affecte la continuité écologique des cours d’eau. Les dossiers nécessaires à l’obtention des autorisations sont complexes et les délais assez longs.

Renouvelable oui, mais cette énergie est-elle écologique ?

L’eau est une ressource précieuse qu’il faut préserver. C’est pourquoi le développement des centrales hydrauliques est limité : il faut, en effet, tenir compte de la préservation des cours d’eau et des habitats naturels concernés par les barrages.

Quels sont les impacts de l’énergie hydroélectrique sur l’environnement ?

Tout dépend de la taille et du type de centrale. Exploiter des chutes d’eau naturelles engendre moins d’impacts que créer des retenues artificielles et des barrages. Des écosystèmes entiers peuvent être recouverts ou modifiés par les lacs et retenues artificiels. Par exemple, les retenues peuvent occasionner une sous-oxygénation de l’eau, tandis que leur libération, souvent puissante et subite, entraîne une suroxygénation. Des déséquilibres mal vécus par la vie aquatique.

Les barrages ne retiennent pas que l’eau : ils empêchent aussi les sédiments de suivre leur route et cela a pour conséquence d’envaser les cours d’eau, comme en Camargue.

Ces grandes installations peuvent également créer des conflits avec les populations locales, contraintes de se déplacer ou de renoncer à leurs terres agricoles.

Pour toutes ces raisons, l’installation des centrales hydrauliques est encadrée par des lois nationales et européennes. Par exemple, la loi de programmation et d’orientation sur la politique énergétique (POPE) prend en compte deux enjeux environnementaux majeurs : lutter contre les émissions de gaz à effet de serre et préserver la biodiversité.

Voici quelques règles que doivent respecter les centrales hydroélectriques

1. Ne pas représenter un obstacle infranchissable sur le cours d’eau utilisé.
2. Respecter la continuité de la rivière, pour la faune sauvage, afin de limiter l’envasement, et garantir la circulation des poissons et espèces aquatiques migratrices grâce à des passes à
3. Au moins10 % du débit naturel doit être maintenu dans le cours d’eau : tout le débit ne doit pas servir à alimenter la
4. Certains cours d’eau sont protégés en raison de leur situation géographique, de la qualité de leur eau, car ils assurent le passage d’espèces d’eau douce vers l’océan ou encore parce qu’ils hébergent des espèces rares ou menacées.