Sciences · Énergie et technologies
L’hydroélectricité
L’hydroélectricité transforme l’énergie de l’eau qui descend en électricité grâce à une turbine. Première renouvelable électrique au monde, elle domine la production du Québec.
Mis à jour le 4 min de lecture
L’hydroélectricité est l’héritière des moulins à eau. Elle exploite le cycle de l’eau : le Soleil évapore l’eau, qui retombe en pluie et en neige sur les reliefs ; en redescendant vers la mer, elle libère son énergie potentielle. C’est aujourd’hui la plus importante des énergies renouvelables électriques, devant l’éolien et le solaire.
Comment fonctionne une centrale hydroélectrique ?
- Un barrage ou une prise d’eau retient ou dérive l’eau d’une rivière.
- L’eau descend dans une conduite forcée et gagne de la vitesse.
- Elle frappe les aubes d’une turbine, qui se met à tourner.
- La turbine entraîne un alternateur, qui produit l’électricité (voir production d’électricité).
- L’eau est restituée à la rivière en aval, intacte.
La puissance dépend du débit (quantité d’eau par seconde) et de la hauteur de chute :
Les types de centrales
| Type | Principe | Atout |
|---|---|---|
| au fil de l’eau | sur un grand fleuve, sans réservoir important ; production selon le débit | production continue (Rhône, Rhin) |
| éclusée | petit réservoir rempli en quelques heures ou jours | ajuste la production dans la journée |
| de lac (réservoir) | grand barrage de montagne, stockage saisonnier | électricité disponible en quelques minutes aux pointes |
| STEP (station de transfert d’énergie par pompage) | deux bassins : on pompe l’eau vers le haut quand l’électricité abonde, on la turbine quand elle manque | stockage à grande échelle |
| marémotrice | utilise la marée | prévisible ; usine de la Rance (240 MW, 1966) |
Les STEP représentent la grande majorité des capacités de stockage d’électricité dans le monde. En France, la plus puissante est celle de Grand’Maison (Isère), d’environ 1 800 MW.
Les turbines
| Turbine | Hauteur de chute | Exemple d’usage |
|---|---|---|
| Pelton (roue à augets) | haute chute, plus de 200 m | centrales de haute montagne |
| Francis | chute moyenne, 20 à 700 m | la plupart des grands barrages |
| Kaplan (hélice à pales orientables) | basse chute, moins de 30 m | centrales au fil de l’eau |
L’hydroélectricité en chiffres
- Elle fournit environ 14 à 15 % de l’électricité mondiale. La Chine, le Brésil, le Canada, les États-Unis et la Russie sont les premiers producteurs.
- Le plus grand barrage du monde est celui des Trois-Gorges (Chine), d’environ 22 500 MW, devant Itaipu (Brésil-Paraguay), d’environ 14 000 MW.
- La Norvège produit près de 90 % de son électricité grâce à l’eau.
- En France, environ 2 500 installations totalisent quelque 26 GW ; leur production, de 50 à 75 TWh selon la pluviométrie, fait de l’hydraulique la première source renouvelable d’électricité du pays.
Le Québec, puissance hydroélectrique
Au Québec, plus de 94 % de l’électricité provient de l’hydraulique. Hydro-Québec, créée en 1944, prend son essor avec la nationalisation des compagnies privées d’électricité en 1963, pendant la Révolution tranquille. Les grands complexes de la Manicouagan, puis de la Baie-James (centrale Robert-Bourassa, plus de 5 600 MW), ont fait du Québec l’un des premiers producteurs mondiaux d’hydroélectricité. Pour transporter cette électricité sur plus de 1 000 km, Hydro-Québec a mis en service en 1965 les premières lignes à 735 kV du monde (voir réseau électrique).
Avantages et limites
| Avantages | Limites |
|---|---|
| renouvelable, très faibles émissions sur la plupart des sites | sites favorables déjà largement équipés en Europe |
| pilotable : démarrage en quelques minutes | ennoiement de vallées, déplacement de populations (Trois-Gorges : plus d’un million de personnes) |
| stockage possible (lacs, STEP) | obstacle à la migration des poissons, modification des sédiments |
| durée de vie de plus d’un siècle | dépend de la pluie et de la neige, sensible aux sécheresses |
| gestion de l’eau : irrigation, soutien d’étiage, prévention des crues | risque de rupture, très rare mais catastrophique (Malpasset, 1959) |
Dans les zones tropicales, la décomposition de la végétation noyée par certains réservoirs peut émettre d’importantes quantités de méthane, un puissant gaz à effet de serre.
Questions fréquentes
Quel est le plus grand barrage de France ?
Par la puissance, le complexe de Grand’Maison, en Isère, est la plus puissante installation hydroélectrique française. Le barrage de Serre-Ponçon, sur la Durance, forme l’une des plus grandes retenues d’eau artificielles d’Europe de l’Ouest.
L’hydroélectricité est-elle vraiment renouvelable ?
Oui : l’eau est renouvelée en permanence par le cycle de l’eau, qu’alimente le Soleil. Elle n’est pas consommée mais seulement déplacée. Ses impacts locaux sur les écosystèmes doivent cependant être limités.
Pourquoi les barrages sont-ils utiles quand il fait froid ?
Les centrales de lac et les STEP peuvent produire beaucoup d’électricité en quelques minutes : elles sont mobilisées lors des pics de consommation, en particulier les soirs d’hiver.