Base de connaissances

Les facteurs essentiels

La puissance de l'eau est fonction de sa chute et de son débit. Pour exploiter au mieux cette énergie, il faut donc s'assurer du bon couplage hauteur de la chute et débit d'eau. Pour cela, on distingue les installations à faible débit mais à forte chute (cours d'eau en montagne ou barrages de retenue), les installations sur des dénivelés moins importants mais à haut débit, enfin les grands débits au fil de l'eau des fleuves sans chutes que sont le Rhin et le Rhône en France.

Au même titre que les principales sources d'énergie renouvelables, l'énergie hydraulique souffre de son irrégularité saisonnière sur une même année, d'une année sur l'autre, d'une région à une autre. Cependant, si nous ne sommes pas encore maîtres des rayons du soleil ou de la force des courants d'air, l'eau peut être stockée pour moduler la production électrique grâce à des barrages naturels ou des barrages artificiels. Il est ainsi possible d'agir à la fois sur la saisonnalité, la chute des cours d'eau et sur la satisfaction des besoins de pointe de consommation.

Principes de fonctionnement

La possibilité de stocker ou de retenir l'eau permet à la fois de maîtriser le débit mais surtout de pallier à la demande de consommation de pointe d'électricité.

Les coûts d'investissement des centrales et en amont la construction de lacs de retenue n'est pas sans poser de problèmes en terme de pollution, d'impact sur la faune et la flore ou de déplacement de populations. Enfin, même s'ils sont de moindre fréquence, les incidents dus à des ruptures de barrages ou à de grandes crues peuvent avoir de très lourdes conséquences en aval du barrage.

Les grandes et les petites centrales

La production d'énergie hydraulique repose principalement sur le fonctionnement des centrales. On distingue les grandes centrales des petites par leur capacité de production, le montant de l'investissement nécessaire et leurs impacts environnementaux.

Les grandes centrales nécessitent de lourds investissements puisqu'il faut en général construire des lacs de retenue, des barrages et installer des turbines. Les petites centrales quant à elle produisent la plupart du temps l'énergie au fil de l'eau (puissance inférieure à 10 MW pour les petites et inférieure à 0,5 MW pour les plus petites d'entre elles, comparativement aux quelques GW que peuvent produire les plus grandes installations).

Les petites centrales peuvent ne pas être raccordées au réseau de distribution électrique et satisfaire ainsi les besoins de zones reculées.

L'énergie des marées

Le rythme des marées est déterminé par l'attractivité exercée par le soleil et la lune. Le niveau de la mer est ainsi plus élevé du côté de la lune et ce mouvement se déplace selon le mouvement de rotation de la Terre.

Deux techniques ont jusqu'alors été envisagées :

• Pour les zones de forts courants marins, il s'agit de placer des turbines de grande dimension qui vont produire en continu de l'électricité. Ces zones se situent principalement dans des passages étroits entre deux îles, le continent et une île ou la pointe d'une côte continentale.

• Le "piège à eau" consiste quant à lui à construire une usine marémotrice qui laisse passer la marée lors de la montée au travers de vannes qui se referment avant le reflux de l'eau afin de la diriger vers les turbines qui vont se mettre en route pour produire l'électricité. Cette technique est encore très peu utilisée.

L'énergie des vagues

Issues du mouvement des masses d'air à la surface des océans, les vagues peuvent également être exploitées pour la production d'électricité mais cette technique est très peu répandue. Il existe des centrales flottantes ou des centrales fixes.

Les vagues pénètrent à l'intérieur de la centrale en comprimant de l'air qui est propulsé à l'extérieur au travers de turbines couplées avec des générateurs et ainsi de suite.

Le potentiel est intéressant mais ne pourrait bénéficier dans un premier qu'aux zones où la mer est particulièrement agitée.

L'énergie des océans

Les mers et les océans jouent un rôle de capteur solaire et de réservoir d'énergie.

L'énergie est captée à la surface de l'eau et stockée en surface à des températures avoisinant pour les zones les plus chaudes 25°C. A l'inverse, le fond des océans (à environ 1000 mètres) est d'une température de 4°C.

Il est possible de convertir cette différence de température en électricité en récupérant la chaleur transmise par les eaux profondes pompées et mélangées à l'eau chaude de surface.

Pour que le rendement soit intéressant, il est très important que l'écart de température soit grand et une température de 20°C constitue un seuil minimum pour rentabiliser de telles installations coûteuses tant dans leur construction que dans leur exploitation.