Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les aménagements hydroélectriques convertissent en énergie électrique l'énergie potentielle de l'eau qui apparaît en altitude lors des précipitations. Il existe une gamme étendue de ces types d'aménagements, depuis les chutes de quelques dizaines de mètres avec des ouvrages construits au fil de l'eau, jusqu'à celles de plus de 1000 mètres qui nécessitent des conduites forcées pour conduire l'eau depuis un réservoir en altitude jusqu'à une usine située plus bas. Les aménagements se classent aussi en fonction du volume d'eau à stocker à l'origine de la chute, ce volume caractérisant la capacité de l'aménagement à moduler sa production en fonction du temps, et même à stocker de l'énergie. Un aménagement hydroélectrique comprend généralement : barrage, canaux ou galeries, conduites forcées, usine, et ouvrages annexes. L'usine contient les turbines ou pompes, et les alternateurs. Certains aménagements constituent des chaînes d'ouvrages le long des grands fleuves. D'autres constituent des systèmes très complexes combinant plusieurs aménagements sur plusieurs vallées, ou encore permettent d'utiliser l'énergie des marées.
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Hydroelectric developments convert in electric energy the potential energy of water appearing in altitude during rainfall. A wide range of such developments exist, from several tens of meter drops with river hydro developments to more than 1,000 meters drops which require penstocks in order to transport the water from a reservoir in altitude to a plant located further down. The developments are also classified according to the volume of water to be stored at the drop point; this volume characterizes the capability of the development to modulate its production according to time and even to store energy. An hydroelectric development generally comprises a dam, canals or tunnels, penstocks, a plant and its extensions. The plant contains the turbines or pumps and the alternators. Certain developments form chains of structures along large rivers. Others form extremely complex systems combining several developments on several valleys or even allow for the use of tidal energy.
Auteur(s)
-
Pierre-Louis VIOLLET : Directeur Coordination et Partenariats d'EDF R - Professeur Honoraire à l'École nationale des ponts et chaussées - Président du Comité scientifique et technique de la Société hydrotechnique de France
INTRODUCTION
L'énergie potentielle renouvelée chaque année en altitude dans les eaux intérieures (cours d'eau, neige et glaciers) est évaluée au niveau mondial à environ 40 000 TWh par an, dont un gros tiers (environ 14 000 TWh) est exploitable avec les techniques qui sont actuellement disponibles. Dans les conditions économiques du début du XXI e siècle, 8 700 TWh sont considérés comme exploitables de façon rentable, au regard des autres énergies. Ce sont 3 000 TWh d'énergie hydroélectrique qui sont effectivement produits chaque année, ce qui représente quelque 16 % de la production totale d'électricité dans le Monde. En Europe, les aménagements hydroélectriques pourvoient à 99 % des besoins en électricité de la Norvège, à 12 % de ceux de la France. En France, le troisième quart du XX e siècle a vu l'aménagement de la quasi-totalité des ressources hydroélectriques économiquement exploitables. Mais au niveau mondial, il y a encore un gisement annuel d'hydroélectricité de l'ordre de 5 700 TWh qu'il est rentable d'aménager, surtout en Afrique, en Asie, et en Amérique Latine. Ce gisement peut même se révéler beaucoup plus grand si l'on se projette dans un futur où les tensions sur les ressources d'énergie primaire seront plus grandes, où les prix des combustibles fossiles seront plus élevés et où il faudra limiter encore plus les rejets de CO2 . De plus, l'énergie hydraulique représente une énergie renouvelable qui est non seulement régulière et prévisible, mais qui peut permettre d'adapter heure par heure la production au besoin, ou de compenser l'intermittence des autres énergies renouvelables, pour peu que l'on dispose de réservoirs suffisants en altitude. Son développement nécessite de prendre en compte les aspects environnementaux, la sûreté des personnes et des biens. Les aménagements hydroélectriques sont des ensembles parfois très complexes qui intègrent de nombreuses techniques.
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Composants d'un aménagement hydroélectrique
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1. Principe des aménagements hydroélectriques
1.1 Principe de conversion de l'énergie hydraulique
Le cycle naturel de l'évaporation et des précipitations a pour effet l'apparition d'eau à une certaine altitude ; cette ressource peut être sous forme d'eau courante dans les torrents, les rivières ou leurs bassins-versants, d'eau souterraine dans les nappes ; elle peut être aussi sous forme de neige sur les hauts reliefs, ou de glace dans les glaciers. Un volume d'eau V existant à une certaine altitude h au-dessus de la mer correspond à une énergie potentielle :
( 1 )
avec :
- ρ :
- masse volumique de l'eau,
- g :
- accélération de la pesanteur.
L'objet des aménagements d'énergie hydraulique est de transformer une partie de cette énergie potentielle en énergie utilisable. Depuis le premier siècle avant notre ère, et jusqu'au milieu du XVIII e siècle, il s'agissait de produire de l'énergie mécanique pour des usages artisanaux ou industriels : l'énergie potentielle d'une chute, ou l'énergie cinétique d'un cours d'eau étaient utilisés pour faire tourner une roue ou une turbine, comme dans tous les anciens moulins que l'on voit encore ici ou là. L'hydroélectricité est produite lorsque l'on convertit cette énergie mécanique (rotation de l'arbre de la roue ou de la turbine) en énergie électrique, grâce à une dynamo (courant continu) ou à un alternateur (courant alternatif).
Certaines installations hydroélectriques de petite puissance utilisent directement l'énergie cinétique d'un courant d'eau pour faire tourner une turbine. Mais la grande majorité des aménagements hydroélectriques captent une part de l'énergie potentielle de l'eau en altitude en aménageant une chute.
Si nous considérons un débit-volume d'eau Q qui passe d'une altitude h + Hb à une altitude h, et qui chute donc de la hauteur Hb , appelée hauteur de chute brute, la puissance récupérable brute Pb dans cette chute s'exprime comme :
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Principe des aménagements hydroélectriques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GINOCCHIO (M.) - L'énergie hydraulique. - Édition mise à jour sous la direction de VIOLLET (P.-L.), Lavoisier (2010).
-
(2) - VIOLLET (P.-L.) - Histoire de l'énergie hydraulique. - Presses de l'École nationale des ponts et chaussées (2005).
-
(3) - SCHNITTER (N.) - A history of dams – The usefull pyramids. - Balkema (1994).
-
(4) - BORDES (J.-L.) - Les Barrages-Réservoirs en France. - Presses de l'École nationale des ponts et chaussées (2005).
-
(5) - LEMPERIERE (F.) - The role of dams in the XXIth century. - International journal on hydropower and dams, no 3, p. 99-108 (2006).
-
(6) - TRAVADE (F.) - Le franchissement des aménagements hydroélectriques par les poissons migrateurs ; l'expérience d'EDF. - La Houille Blanche,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Cadre legislatif et règlementaire français sur l'eau et l'hydroélectricité https://www.senat.fr/leg/ppl20-508.html
HAUT DE PAGE
Congrès biannuel CIGB-ICOLD : HYDRO2009 International Conference and Exhibition, Lyon, France, 26-28 octobre 2009.
Manifestations organisées par la SHF sur l'eau et l'hydroélectricité http://www.shf.fr/
HAUT DE PAGE
DCE ou Directive cadre sur l'Eau (2000/60/CE) du 23 octobre 2000 paru au JOCE du 23 décembre 2000.
Et ses directives filles chimie :
-
directive 2006/118/CE du 12 décembre 2006 sur la protection des eaux souterraines publiée au JOUE du 27/12/2006 ;
-
directive...
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