Centrale hydroélectrique : quand l’eau se transforme en énergie propre
Transformer le mouvement de l’eau en énergie renouvelable, c’est toute la magie de l’hydroélectricité. Mais pour que cette magie opère, elle nécessite l’installation d’usines hydrauliques. Comment fonctionne une centrale hydroélectrique ? Quels sont les différents types d’installations ? Quelle est notre expérience, chez racine ? Suivez le guide.
Centrale hydroélectrique : comment ça marche ?
Transformer l’énergie cinétique de l’eau
L’énergie hydroélectrique consiste à transformer le mouvement cinétique de l’eau en énergie mécanique par une turbine, puis en énergie électrique par un alternateur.
Chaque centrale hydraulique est constituée de quatre composants :
- Les ouvrages de prise d’eau (digues, barrages) qui permettent de créer une chute d’eau,
- Les ouvrages d’amenée et de mise en charge situés en amont,
- Les usines de production (générateurs, turbines, systèmes de régulation),
- Les ouvrages de restitution.
Quelles incidences en cas de crue ?
Dans la plupart des cas, un évacuateur de crues permet de faire passer l’excédent de la rivière sans danger pour les ouvrages.
Le rôle des turbines
Les turbines hydrauliques jouent un rôle essentiel pour transformer l’énergie de l’eau en une rotation mécanique.
Lorsqu’un cours d’eau s’écoule, la turbine libère une énergie cinétique (par la vitesse du courant) ou potentielle (par sa hauteur de chute) et la capte pour entraîner une rotation mécanique.
Ce mouvement est transféré à un alternateur ou une génératrice pour changer l’énergie mécanique en électricité. Plus la chute est élevée et le débit important, plus l’énergie hydraulique disponible s’amplifie.
Une histoire médiévale
L’hydroélectricité puise ses racines dans les moulins à eau, développés en Europe au Moyen-Âge pour préparer le cuir, fouler le lin, moudre le blé ou alimenter les forges. Progressivement, ces moulins ont été associés à des retenues en amont pour stocker l’eau et augmenter leur période de fonctionnement à la saison sèche.
À la fin du XIXe siècle, la roue hydraulique est remplacée par la turbine. Pour éloigner les usines des rivières et partager l’électricité produite, on développe les premiers barrages destinés à produire de l’électricité.
Les différents types de centrales hydroélectriques
Les centrales hydrauliques de haute chute
Surtout installées en haute montagne, les centrales de haute chute ou de lac se caractérisent par un débit faible et un dénivelé très fort avec une chute supérieure à 300 m.
En s’opposant à l’écoulement naturel de l’eau, le barrage forme un lac de retenue alimenté par l’eau des torrents et la fonte des neiges et des glaciers. Les centrales de lac utilisent des turbines de type Pelton, qui reçoivent l’eau sous très haute pression par l’intermédiaire d’un injecteur.
La chute la plus haute
En France, la plus grande hauteur de chute est celle de Portillon en Haute-Garonne : elle mesure 1 420 m !
Les centrales hydrauliques d’éclusée ou de moyenne chute
Les centrales de moyenne chute ou d’éclusée sont présentes en moyenne montagne et dans les régions de bas-relief. Leurs caractéristiques ? Un débit moyen et un dénivelé assez fort, pour des chutes d’eau comprises entre 30 et 300 m. Les centrales d’éclusée utilisent des turbines de type Francis : l’eau entre par la périphérie des pales et est évacuée en leur centre.
Les centrales de basse chute
Les centrales de basse chute (ou centrales au fil de l’eau) sont installées sur le cours de grands fleuves ou de grandes rivières. Elles possèdent un débit très fort et un dénivelé faible avec des chutes d’eau de moins de 30 m. Sur ces aménagements, l’électricité est produite en temps réel, sans retenue d’eau.
Les centrales au fil de l’eau utilisent des turbines de type Kaplan : leurs pales, généralement orientables, permettent d’ajuster la puissance de la turbine à la hauteur de chute. C’est ce type de centrale que nous exploitons chez racine pour vous fournir votre électricité verte.
Source : France hydroélectricité
Les installations hydroélectriques en France
La place de l’hydroélectricité dans l’hexagone
L’hydroélectricité est la première source d’électricité renouvelable en France et la deuxième source d’électricité française après le nucléaire, couvrant environ 10 % de l’électricité consommée.
Selon France Hydroélectricité, en 2023, l’hydroélectricité comptait :
- Un parc installé de 25 684 MW
- Une production d’électricité de 54,8 TWh
- Près de 2 500 installations hydroélectriques, dont plus de 90 % sont des centrales au fil de l’eau.
Le palmarès des régions
Les trois plus grandes régions hydroélectriques sont Auvergne-Rhône-Alpes (44 % de la puissance installée en France en 2023), l’Occitanie (21 %) et Provence-Alpes Côte d’Azur (12 %).
Comment sont exploitées les centrales hydroélectriques ?
Lorsqu’elles possèdent une puissance supérieure à 4,5 MW, les installations hydrauliques appartiennent à l’État qui en confie l’exploitation à un opérateur sous le régime de la concession.
Les centrales hydrauliques de moins de 4,5 MW sont, quant à elles, exploitées sous le régime de l’autorisation. Elles n’appartiennent pas à l’État mais à un propriétaire privé (une personne ou une entreprise) et sont exploitées afin de vendre l’électricité produite ou en auto-consommation.
La petite hydroélectricité, le choix de racine
Les centrales de petite hydroélectricité concernent plus de 90 % du parc français, avec 2270 installations au fil de l’eau. Elles comptent pour 10 % de la production hydroélectrique globale, soit l’équivalent d’un réacteur nucléaire.
Les petites centrales hydroélectriques fournissent une énergie en continu. Sans retenue ou réservoir, elles sont généralement équipées d’un petit barrage qui ne stocke pas l’eau mais crée un dénivelé. C’est la hauteur de cette chute et le débit du cours d’eau qui définissent la puissance de la centrale en kilowatts (kW).
groupe barthe
Notre entreprise familiale, possède 33 centrales au fil de l’eau, présentes sur une grande partie du territoire français. Réparti en quatre pôles, notre parc de petite hydroélectricité possède une capacité de production annuelle moyenne de 150 000 MWh.