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Approfondir l'hydroélectricité

Bienvenue, ici vous allez pouvoir approfondir vos connaisances en hydroélectricité, si vous découvrez cette énergie je vous propose de visiter tout d'abord la page Decouvrir l'hydroélectricité.

Les différents éléments d'un aménagement hydroélectrique

Barrage Conduite forcée Alternateur Transformateur
Schéma d'un aménagement hydroélectrique

fleche En savoir plus sur le fonctionnement de l'hydroélectricité

Voici un aménagement hydroélectrique type, cliquer sur les différents éléments pour avoir plus de précisions.

Les barrages   Les ouvrages d'amenées   Les turbines   Les alternateurs   Les transformateurs

L'hydroelectricité, c'est tout d'abord de l'hydrologie

La production d'électricité à partir de l'eau dépend principalement de l'eau disponible, pour certains cours d'eau on pourra turbiner l'hiver, d'autres l'été. Toutes ces variations sont trés importantes pour le fonctionnement de la centrale hydroélectrique installée. C'est pour cela que nous devons connaitre le régime du cours d'eau par des mesures de débits tout au long de l'année. Ceci nous permettra aussi d'identifier les débits de crues et d'étiage afin de dimensionner les ouvrages d'évacuation, les modes d'exploitations etc...

Chaque cour d'eau est unique et son débit croit en permanence de la source jusqu'à son embouchure. La situation geographique influe beaucoup sur ce régime. Ainsi dans les Alpes et dans la Pyrénnees, on aura des régimes glaciaires, où le débit est plus important en été lorsque la neige fond. Dans le Massif central, les pluies les plus importantes se font l'automne, c'est donc à cette période que les débits sont les plus haut.


Régime de différents cours d'eau : ecoulement mensuelle (courbe bleu) et débits classés (courbe verte) (source : hydro banque)

une des parades consiste à construire un réservoir afin de pouvoir stocker de l'eau, annuellement, de façon saisonnière ou journaliere (voir Types d'exploitation en fonction de la capacité du reservoir)

On distingue ensuite les aménagemennts en fonction de leur hauteur de chute :

  • Haute chute h>200m --> Turbine Pelton
  • Moyenne chute 20m<h<200m --> Turbine Francis
  • Basse chute h<20m --> Turbine Kaplan

On peut ainsi avoir une multitude de combinaisons : Comme une centrale de haute chute, à éclusées ou une centrale de moyenne chute, au fil de l'eau.

 

Les atouts de cette énergie

- Modulable : les groupes hydroélectriques peuvent démarrer en quelques minutes et injecter leur puissance sur le reseau ce qui n'est pas le cas des centrales nucléaires. Ceci est trés utile pour notre gestionaire du réseau (RTE) qui peut passer les pointes de consommation (généralement vers 20h) grâce à l'hydraulique de pointe.

- Renouvelable : cette énérgie est renouvelable et n'émet aucun gaz à effets de serres: pour faire un bilan complet et précis, on peut dire que la polution des centrale hydroelectrique vient de l'utilisation de l'electronique, des batteries électrochimiques, ainsi que certaines huiles utilisées dans les centrales hydrauliques et dans les transformateurs. Malgré que nous évoluions vers du 'bio' huile bio, huile minérale...

- Flexible : Il existe différents types d’exploitations pour les aménagements hydrauliques que l’ont peut classer dans quatres catégories en fonction du temps de remplissage de la tranche utile du bassin :

V : Volume de la tranche utile en m3
Q : débit moyen m3/s
T : Temps de remplissage en heure


Types d'exploitations en fonction de la capacité du reservoir

On trouve aussi les aménagements de Pompage-turbinage ou STEP (Station de Transfert d'Energie par Pompage). Ces aménagement sont un peu a part du classement classique. Lorsque une forte demande d'electricité se fait sentir on turbine l'eau d'un bassin supérieur vers un bassin inférieur, puis dans les heures creuses (la nuit par exemple), on pompe cette eau du bassin inférieur au bassin supérieur afin de recréer la réserve d''eau necessaire.

Mais comment exploite-on des centrales hydroélectriques ? (en construction)

 

L'hydroelectricité sur le reseau de transport d'électricité

L'éléctricité ne se stocke pas et il faut donc adapter en permanence la demande d'électricité et la production. Chaque heure chaque seconde, le réseau francais (et même européen) est soumis à des variations de charges, conséquence de l'activité humaine. Les centrales hydroélectriques peuvent démarrer en seulement quelques minutes et injecter leur énergie sur le réseau.

Exemple d'infulence de l'activité humaine sur le réseau d'électricité.

"Consommation d'électricité par secteur du 15 octobre 2010 (Source : RTE)

Analyse de la journée du 15 octobre 2010 :

 
Puissance max
Delta de puissance
% de variation
(par rapport au max de la journée du domaine concerné)
Hydroélectricité
9074 MW
9074 MW
100%
Nucléaire
44923 MW
3008 MW
6.7%
Eolien
1244 MW
640 MW
51.45%
Gaz
2907 MW
883 MW
30.3%
Charbon
3239 MW
1915 MW
59%

 

On voit bien que l'hydroélectricité participe majoritairement aux passages des pointes. C'est une source d'énergie stockable, qui peut injecter toute sa puissance en quelques minutes. Aucune autre energie n'est capable d'être aussi modulable avec une aussi grande puissance. En plus de cela, les MW produits avec l'énergie hydroélectrique n'emettent pas de CO2. L'eolien par exemple ne peut pas être démarrée ou arrêter lors des pointes car elle depend du vent, on appelle ce type d'energie, une énergie fatale.

 

L'hydroélectricité, la réserve d'énergie de la France

Hydraulique de lac

L'hydraulique de lac, surtout présent dans les hauts massifs français comme les Alpes et les Pyrénées, fonctionne en saison. L'été le remplissage, dû à la fonte de la neige, et l'hiver on utilise l'énergie accumulée pendant l'été pour fournir de l'électricité au moment des fortes consommations (par exemple vers 19h, 20h).


Evolution du stock hydraulique dans l'année 2010 (/semaine)(source RTE)

On voit bien sur ce graphique que l'eau stockée pendant l'été est utilisée pendant l'hiver. Le pourcentage correspond au remplissage des reservoirs hydrauliques français (100% = tous les reservoirs plein, 0% tous les reservoirs vides).

Pompage turbinage

Grâce au pompage turbinage, on peut stocker de l'énergie pendant les heures creuses (de 22h à 6h) pour ensuite la restituer au heures de pointes (vers 12h et 19h, 20h voir sur le site de RTE la conso). On stocke donc de l'énergie comme dans une pile ou dans une batterie mais sous forme d'eau. les capacités sont trés importantes et on peut passer, comme à Montézic, de +920MW (turbinage) à -920MW (pompage) en moins de 30mn.

 

 

 

 

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