Il y a de l’électricité dans l’eau (1/2)

Le Feu du soleil, l’Air que fait souffler le vent. Ces deux Éléments produisent de l’électricité, tout comme l’Eau, dont la force motrice est utilisée par l’Homme depuis des siècles à des fins énergétiques.

Renouvelable, l’énergie hydraulique est en fait une manifestation indirecte de l’énergie solaire. C’est ainsi par le biais de l’action du soleil que l’eau s’évapore des océans et que les nuages se déplacent au gré des vents. Les abaissements de température au-dessus des continents entraînent quant à eux la condensation de la vapeur d’eau. Enfin, les précipitations (neige, pluie) alimentent l’eau des lacs et des rivières, lesquels produisent l’énergie hydraulique.

Originellement, l’énergie hydraulique était celle des moulins à eau, qui fournissaient de l’énergie mécanique pour moudre le grain ou encore actionner les soufflets de forge, mais l’eau sert aujourd’hui essentiellement à fabriquer de l’électricité dans les centrales hydroélectriques. Pour ce faire, on s’appuie surtout sur l’énergie des chutes d’eau.

En France, cette technique a longtemps eu les faveurs des autorités, jusqu’à l’acquisition du savoir-faire nucléaire durant les années 1960 et au développement plus récent des secteur éolien et solaire – des évolutions qui, toutefois, n’ont pas coïncidé avec une désaffection pour les ouvrages hydrauliques. Ceux-ci, nonobstant les coûts et contraintes environnementales et topographiques, ont il est vrai l’avantage de ne pas émettre de dioxyde de carbone et de ne produire aucun déchet toxique.

Comment fonctionne une centrale hydroélectrique ?

Présentes dans la majorité des pays du monde, les centrales hydroélectriques (ou hydrauliques) comportent le plus souvent trois éléments :

- La centrale en elle-même, d’où la chute d’eau fait tourner une turbine qui entraîne le générateur d’électricité, lequel est la plupart du temps un alternateur.

- Un canal de dérivation, auxquelles toutes les centrales de basses chutes n’ont pas nécessairement recours et qui prélève l’eau nécessaire au fonctionnement de la centrale précitée. Il peut être soit un canal à ciel ouvert, soit une galerie souterraine soit une conduite.

- Un barrage, qui régule le débit et les crues du cours d’eau, crée une chute d’eau importante et peut aussi permettre de constituer un réservoir de stockage (ou bassin de rétention ou cuvette). Ce réservoir doit constituer un recours en cas de sécheresse et peut notamment servir à l’irrigation agricole voire aux loisirs (plages, sports nautiques).

De nombreux barrages français ont été édifiés entre les deux guerres et plus encore dans les années 1950 pour faire face à l’accroissement de la demande énergétique et participer à l’effort d’autonomie.

La construction d’un barrage hydroélectrique implique celle d’un évacuateur de crue ainsi que la prise en compte de considérations strictes relatives à la stabilité des sols et à la résistance aux secousses sismiques. Elle ne peut en outre pas s’affranchir des critères  géologiques, hydrologiques et topographiques. Les roches sur lesquelles le barrage est édifié doivent ainsi être à la fois stables et étanches, pour des raisons d’efficacité et de sécurité.

Les conditions climatiques sont elles aussi déterminantes, c’est-à-dire que les précipitations doivent être suffisamment importantes pour permettre à la fois le remplissage du bassin-versant qui alimente la cuvette (NDLR : dont le volume doit être calculé en amont du barrage afin de stocker le maximum d’eau possible) et la compensation des pertes d’eau dues à l’évaporation des lacs de retenue. L’efficacité d’un barrage dépend enfin de la configuration des lieux. Les gorges d’un cours d’eau dans une vallée large et plate constituent donc l’optimum topographique.

À noter qu’il existe deux catégories principales de barrages : les barrages-voûtes, qui décrivent un arc convexe et s’appuient en grande partie sur les parois latérales rocheuses, et les barrages-poids, plus répandus, en remblais de terre ou de roche et qui, eux, s’appuient uniquement sur le sol de soubassement

Quelques chiffres

-         D’après le Syndicat des Energies renouvelables, l’énergie hydraulique compte pour 16 % dans la production électrique mondiale, ce qui fait de l’eau la troisième source d’électricité la plus utilisée au monde derrière le charbon (40 %) et le gaz (19 %) mais devant le nucléaire (15 %).

La production hydroélectrique mondiale a en outre été multipliée par trois entre 1965 et 2005, passant d’environ mille TWh à plus de trois mille Twh. Enfin, la production asiatique, désormais à l’origine de plus du quart de la production hydroélectrique mondiale, a été multipliée par deux entre 1990 et 2005.

-         Une étude de l’European Small Hydraulic Association (ESHA) a évalué à vingt quatre terrawattheures (Twh) le potentiel hydroélectrique de l’Europe. Les contraintes de terrain limitent cependant les perspectives de création de nouvelles centrales, même s’il est possible de partiellement s’en affranchir en exploitant l’énergie de l’eau déjà canalisée.

-         Selon l’ADEME, la capacité installée sur le Vieux Continent est aujourd’hui d’environ dix mille trois cents mégawatts (MW), dont deux mille cents dans l’Hexagone. Co-leader continental avec l’Italie en ce qui concerne la puissance installée, la France s’est par ailleurs engagée, dans le cadre du Grenelle de l’environnement, à amener sa production hydroélectrique à deux mille cinq cents MW par an à l’horizon 2020.

Le gouvernement entend donc promouvoir toutes les énergies renouvelables, y compris la première d’entre elles, l’énergie hydraulique, qui fait l’objet d’un traitement médiatique moins important que ses homologues solaire et éolien mais participe tout de même à hauteur de 12 % à la production totale d’électricité en France (NDLR : Plus étonnant encore, 56 % de l’électricité française était d’origine hydraulique en 1960).

-         Avec une part supérieure à 98 %, la Norvège occupe, et de loin, la tête du classement des pays qui produisent le plus d’électricité à partir de l’énergie hydraulique. Elle précède le Brésil (environ 86 %) – deuxième plus gros producteur de la planète – et la Colombie (83 %).

-         Leader mondial en matière de production d’électricité éolienne, la Chine est aussi, depuis 2004, le plus grand producteur d’électricité hydraulique de la planète. Les autorités ont incontestablement repensé leur politique énergétique depuis le milieu de la décennie écoulée, donnant un coup de pouce financier conséquent aux énergies « propres » qui, à terme, pourrait se traduire par une diminution notable des émissions de gaz à effet de serre (GES) inhérents aux énergies fossiles et se poursuivre par l’instauration d’une véritable économie verte à l’avenir prometteur.

Elles ont fixé lors du second semestre 2009 un objectif de capacité de production de trois cent mille MW à l’horizon 2020, soit près de deux fois plus que les cent soixante douze mille MW qui ont été mesurés fin 2008.