DE LA SOURCE A LA CENTRALE

La force de l’eau a de tout temps intéressé les hommes. Le développement des turbines et l'invention de l’alternateur au XIXe siècle ont emmené la production, à grande échelle, d’électricité à partir de l’énergie hydraulique.

LE PRINCIPE

Le principe est simple et repose sur la force de gravité : il s’agit de transformer l’énergie potentielle de l’eau retenue dans des réservoirs en énergie mécanique au moyen d’une turbine, puis de convertir cette énergie mécanique en électricité grâce à un alternateur.

LES CENTRALES GRAVITAIRES

Par analogie avec les trois types de turbines, on peut les classer en trois catégories :

Les usines de haute chute > 300m Les usines de moyenne chute > 30m < 300m Les usines de basse chute < 30m

Cette classification peut présenter un intérêt au plan statistique mais n’apporte pas une vision très précise en matière de production hydroélectrique.

Une autre approche consiste à classer les centrales selon leur mode de fonctionnement, en prenant en  compte leur disponibilité à pleine puissance, elle-même étant tributaire de la quantité d’eau utilisable. Avec cette méthode les centrales se répartiront en :

CENTRALES DE LACS

Centrales associées à un réservoir dont la capacité de stockage est supérieure à 400 h de fonctionnement. Leur production est appelée en période de pointe de consommation. Elles sont un facteur précieux d’ajustement pour le réseau électrique. En France, les 12 000 MW installés dans ces usines sont mobilisables avec un délai de 3 à 10 mn. Les lacs de ces retenues permettent un stockage saisonnier de l'eau, ils se remplissent principalement avec la fonte des neiges, ou à la saison des pluies pour certains. Ces usines sont typiques des aménagements réalisés en moyenne et haute montagne. Le débit est relativement faible, il y a un dénivelé important entre la retenue et le barrage, la centrale de Portillon,dans les Pyrénées, détient le record français avec une chute de 1420 mètres.

 

CENTRALES D'ECLUSEES

Centrales disposant d’une capacité de stockage faible à moyenne, comprise entre 2 h et 400 h de fonctionnement. Leur production intermittente s’inscrit dans les moyens de production de semi-base et de pointe. Le stockage qui se reconstitue naturellement aux heures les moins chargées de la journée ou de la semaine est évidemment soumis au variations saisonnières. La gestion de leur production permet de suivre la variation de la consommation sur ces horizons de temps (pics de consommation du matin et du soir, différence entre jours ouvrés et week-end...).

En France ces centrales fournissent 30 TWh par an (environ 43%). Elles sont typiques des aménagements réalisés en moyenne montagne.

CENTRALES AU FIL DE L'EAU

Ces aménagements ne comportent pas de réserve d’eau disponible. Leur capacité de retenue n’excède pas deux heures. Les barrages sont équipés de vannes importantes pour le passage des crues, d’où leur nom de « barrages mobiles ». En raison de leurs coûts de production les moins élevés, les centrales au fil de l’eau, associées aux centrales nucléaires, fournissent l’énergie de base, celle qui est appelée en premier pour répondre aux besoins de la consommation, mais elles ne jouent aucun rôle de régulation.

L’eau doit être turbinée, à défaut elle est perdue (énergie fatale). Les centrales au fil de l’eau sont principalement installées en plaine, la hauteur de chute est faible. Elles utilisent le débit du cours d’eau tel qu’il se présente, ce débit peut varier mais une bonne prévision est possible sur l’année.

Ces usines sont typiques des aménagements réalisés sur les grands fleuves offrant un débit important comme le Rhin et le Rhône.

L’importance du débit de ces fleuves compense la faible hauteur de chute et permet une forte productibilité. Les centrales au fil de l’eau fournissent 37 TWh par an, en France.