L'hydraulique : la première énergie renouvelable pour la production d'électricité

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La place de l'hydraulique

L'hydraulique dans le monde

L'hydroélectricité est la troisième source de production électrique mondiale, derrière le charbon et le gaz (énergies fossiles) qui restent très utilisés notamment dans des pays comme la Chine. Ces ressources non renouvelables émettent des gaz à effet de serre et participent au changement climatique.

L’énergie hydraulique est de loin la première source de production d’électricité d’origine renouvelable (83 %). Viennent ensuite l’éolien, la biomasse, la géothermie et dans une moindre mesure le solaire et les énergies marines.

L'hydraulique en France

D'après RTE, en France, en 2019 la production d'électricité par l'hydraulique arrive en deuxième position (11,2%) après le nucléaire (70,6%) et les centrales thermiques à flamme (gaz, pétrole et charbon) arrivent en troisième position (7,9%)

Cependant, la production d’électricité hydraulique dépend fortement des précipitations. La production est aussi ralentie lors de travaux de maintenance et rénovation sur les installations.

La production hydraulique est en baisse par rapport à 2018, année durant laquelle les conditions climatiques avaient été particulièrement favorables pour cette filière de production.

Intérêt de l'hydroélectricité : la seule énergie modulable

Les besoins électriques des usagers varient en fonction de plusieurs critères : les saisons (par exemple, les périodes de grand froid sont des grosses périodes de consommation électrique), les périodes de la journée (faible consommation électrique pendant la nuit)…

Comme l’électricité ne se stocke pas, il convient en permanence d’ajuster la production à la consommation. Ainsi, une complémentarité entre les différents modes de production va être nécessaire. Et c’est le grand avantage de l’énergie hydraulique.

En fonction des installations (centrales de lac et les centrales d’éclusées), cette ressource peut être rapidement mobilisable pour répondre aux appels de forte consommation. Elles peuvent produire à plein régime en 3 minutes alors qu’il faudra 11 h à une centrale thermique et 40 h pour un réacteur nucléaire pour atteindre le même niveau de production. C’est un avantage considérable pour pouvoir rapidement répondre à la demande. Tandis que les centrales de fleuves ou rivières vont produire au fil de l’eau tant que le débit est suffisant pour assurer la production.

Les différentes centrales hydroélectriques

Différentes techniques, sélectionnées en fonction des caractéristiques géographiques des sites, sont utilisées pour exploiter l’énergie cinétique de l’eau.

Les installations au fil de l’eau (durée de remplissage du réservoir inférieure à 2 heures) que l’on trouve en zone de plaine sur des fleuves tels que le Rhône ou le Rhin. Il y a 2 000 unités en France. Elles utilisent les courants et produisent toute l’année une énergie non stockable et non modulable.

Les installations au fil de l’eau (durée de remplissage du réservoir inférieure à 2 heures) que l’on trouve en zone de plaine sur des fleuves tels que le Rhône ou le Rhin ou des rivières tels que le Doubs ou la Vienne. Il y a 2 000 unités en France. Elles utilisent le débit des cours d’eau et produisent toute l’année une énergie non stockable et non modulable.

Les centrales de lac sont placées au pied d’un barrage (grands ouvrages très impressionnants que l’on trouve en moyenne et haute montagne comme à Serre-Ponçon dans les Alpes). Le barrage retient un lac artificiel de grande superficie (qui se remplit à la fonte des neiges ou à la saison des pluies avec une durée de remplissage du réservoir supérieure à 400 heures) ce qui permet de contrôler la production d’électricité. C’est là le grand intérêt de ces centrales qui sont capables de fournir très rapidement d’importantes quantités d’énergie et d’absorber ainsi les pics de consommation (comme pour la période de grand froid traversée récemment en février 2012). Il y a 96 sites.

Les Stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) remontent l’eau dans un réservoir (lac artificiel) lors des heures creuses de consommation pour la turbiner lors des pointes. L’électricité produite par les STEP n’est cependant pas considérée comme renouvelable dans la mesure où la remontée de l’eau préalable au fonctionnement des STEP consomme de l’électricité.