L’énergie hydraulique : tout comprendre sur l’énergie de l’eau

Qu’est-ce que l’énergie hydraulique ou hydroélectricité et comment fonctionne-t-elle ?

Depuis toujours, les hommes ont cherché à utiliser les propriétés et la force de l’eau : systèmes d’irrigation, aqueducs, roues des moulins dont on croise encore les grandes roues à aubes au détour de certaines rivières.

Aujourd'hui stockée grâce à des barrages, l'eau constitue une réserve d’énergie et permet de produire de l’électricité. L'énergie hydraulique est la plus ancienne des énergies renouvelables, exploitée dès la fin du XIX^e siècle !

Comment ça marche ? Grâce à une chute d'eau créée entre deux niveaux de hauteurs différentes, la force de l’eau fait fonctionner une centrale hydroélectrique, dont la puissance dépend de la hauteur de la chute et du débit de l'eau captée. Plus précisément, un aménagement hydroélectrique type fonctionne de la façon suivante :

• Un barrage retient l'écoulement naturel de l'eau et forme un réservoir ou lac de retenue;
• Une fois l'eau stockée, des vannes sont ouvertes pour que l'eau s’achemine vers un ouvrage dit de dérivation (galerie, canal…) puis s'engouffre dans de longs tuyaux métalliques appelés conduites forcées. Ces tuyaux conduisent l'eau vers la centrale hydraulique, située en contrebas;
• À la sortie de la conduite, dans la centrale, la force de l'eau fait tourner une turbine qui fait à son tour fonctionner un alternateur et produit ainsi de l’électricité. Différentes sortes de turbines, adaptées au débit, à la chute d’eau… permettent d'exploiter l'énergie hydraulique;
• Une fois turbinée, l’eau retrouve le cours d’eau naturel.

Il existe de nombreux types d’aménagements hydroélectriques en fonction de la taille des cours d’eau (depuis les ruisseaux en montagne jusqu’aux grands fleuves), de la taille du barrage créant le réservoir (de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres parfois) et de la hauteur de chute ainsi créée (de quelques mètres à plus de mille mètres).

Quels types de barrages existe-t-il pour exploiter l'énergie hydraulique ?

Les barrages peuvent avoir différentes formes et être en béton, en terre ou en enrochements. Le choix de la forme et des matériaux qui vont le composer dépend de la forme de la vallée dans laquelle coule la rivière, de la géologie du terrain, etc.

S'ils servent avant tout à stocker l’eau pour produire de l’énergie électrique, les barrages sont aussi très utiles en cas de crue, pour retarder et atténuer ses effets !

On distingue quatre grandes familles de barrages qui permettent de produire de l'électricité à partir de l'énergie hydraulique :

• Les barrages-poids, qui portent bien leur nom : à la fois simples et lourds, ils s’appuient uniquement sur le sol et opposent leur masse à la retenue d’eau;
• Les barrages-voûtes sont peut-être les plus célèbres. Souvent installés dans les vallées étroites, ils s’appuient sur les parois rocheuses. Leur forme voûtée caractéristique permet de transmettre la pression de l’eau aux rives;
• Comme les cathédrales, les barrages à contreforts s’appuient sur… des contreforts. De cette manière, ils transmettent directement la pression de l’eau au sol;
• Enfin, les barrages mobiles, munis de grandes vannes, sont implantés sur le cours de grands fleuves ou de rivières.

Le type d’environnement joue un grand rôle dans l’implantation de ces infrastructures. Les régions à forte densité urbaine, peu montagneuses et comptant moins de cours d’eau, sont évidemment peu propices à la production d’énergie hydraulique. En France, la région Auvergne-Rhône-Alpes produit 46 % de l’hydroélectricité, alors que les Hauts-de-France, l’Île-de-France et les Pays de la Loire représentent 0,1 % du total !

Il est donc naturel de se diriger vers les Alpes pour retrouver les plus grands barrages de France. Mis en service en 1952, le barrage de Tignes s’élève à 181 m de haut et trône en haut du podium. Bien plus long (804 m), le barrage de Roselend culmine à 150 m et reste aujourd’hui considéré comme l’un des plus beaux de France, avec sa grande voûte appuyée sur des ouvrages à contreforts.

Pourquoi l’hydroélectricité est-elle la championne des énergies renouvelables ?

Au-delà de la prouesse technique, l’énergie hydraulique présente de nombreux atouts. Elle apporte notamment beaucoup de souplesse au système électrique grâce aux grandes quantités d’eau stockée, mobilisables à tout instant. Une centrale hydroélectrique peut ainsi démarrer en quelques minutes pour satisfaire les variations de la demande en électricité.

Avec 13,8 % de l'électricité consommée en France, l’hydroélectricité représente environ la moitié de l’électricité renouvelable produite. Sa ressource principale – l’eau – est inépuisable et gratuite. Par ailleurs, elle n’est pas dégradée par le procédé : l’eau est aussi propre après son passage dans la turbine qu’avant. Opter pour un fournisseur d’électricité verte vous permet de soutenir activement ces initiatives et de contribuer à la transition énergétique en encourageant l’utilisation des énergies renouvelables telles que l’hydroélectricité.

Le potentiel de développement de l’hydroélectricité en France est toutefois limité, les meilleurs sites ayant déjà été exploités. Certains aménagements peuvent cependant être rénovés et gagner en performances, et certaines rivières peuvent être encore être équipées de petites centrales hydroélectriques.

Enfin, la gestion de ces réservoirs est réalisée en concertation avec les différents acteurs de l’eau car c’est un bien précieux qui a d’autres usages (irrigation, eau potable, loisirs…).