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RÉSUMÉ
L'hydroélectricité a de nombreux atouts : énergie propre et renouvelable, disponibilité et fiabilité excellentes et temps de réponse courts. Si les pays développés sont bien équipés en hydroélectricité, de grands gisements restent disponibles dans les pays en voie de développement. Cet article décrit les grandes caractéristiques des barrages, à la fois en termes de ressources en eau nécessaires, d'impact environnemental, et de conception et construction des différents éléments. Enfin quelques notions d'exploitation sont présentées.
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Pierre LAVY : Ingénieur de l’École nationale supérieure d’ingénieurs électriciens de Grenoble (IEG) - Ancien directeur technique de l’hydraulique d’EDF
INTRODUCTION
L’hydroélectricité a permis, avec l’électricité des centrales thermiques à combustibles puis nucléaires, de mettre à disposition de l’industrie et des particuliers l’énergie nécessaire à leur développement. Dans les pays développés, la quasi-totalité des ressources hydrauliques rentables est équipée et la demande augmentant, l’hydroélectricité perd sa primauté, sauf dans les pays nordiques. En revanche, de grandes réserves sont en voie d’équipement dans les pays en voie de développement et les pays asiatiques.
Les systèmes électriques des pays développés étaient très liés aux organisations nationales jusqu’à la fin du xxe siècle. Mais la libération de l’organisation menant à l’ouverture des marchés de l’électricité conduira à modifier les critères d’investissement dans l’hydraulique (voir l’article « Le secteur électrique : du monopole à la concurrence »).
Les qualités de l’hydroélectricité pour l’équilibre permanent entre la production et la consommation sont un atout de pérennité :
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une énergie renouvelable et propre ;
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un coût combustible nul et une énergie nationale ;
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une excellente disponibilité sur l’année (~ 90 %) ;
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une fiabilité des réponses aux sollicitations (~ 99 %) ;
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des temps de réponse très courts (de l’arrêt à la pleine puissance en quelques minutes).
L’augmentation de la consommation globale d’énergie des pays développés, et ses conséquences sur la détérioration de l’environnement, a conduit à repenser au développement des énergies renouvelables, l’hydroélectricité restant de loin la plus importante en terme de production. Les grandes retenues d’eau avaient principalement pour but de fournir une réserve d’électricité, elles ont de plus en plus des buts multiples : irrigation, soutien d’étiage, écrêtement de crues, alimentation en eau industrielle ou potable, tourisme, etc.
Les études doivent préciser les coûts d’investissement nécessaires, leur étalement, les coûts d’exploitation et les actifs apportés par la production capitalisée. Elles doivent déterminer le meilleur investissement pour utiliser le gisement hydraulique et limiter les impacts sur l’environnement.
Un aménagement hydroélectrique comprend un barrage créant une retenue d’eau plus ou moins importante, une prise d’eau dans cette retenue, des ouvrages d’amenée, une usine de production, une restitution au cours d’eau, une ligne d’évacuation d’énergie et des accès aux sites.
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7. Exploitation
La sûreté hydraulique doit être maximum, les énergies de l’eau sont énormes et les rivières sont de plus en plus fréquentées pour des activités diverses (pêche, sports nautiques…). Un dysfonctionnement peut avoir des conséquences graves pour la continuité de l’exploitation et l’image de l’hydroélectricité.
7.1 Principes
La maintenance vise à maintenir l’outil en état de fonctionner le plus économiquement possible et en assurant la sécurité des personnes, celle des installations et le bon fonctionnement des matériels.
L’exploitant doit avoir une bonne connaissance des installations et de leur conception. Lors de la construction et des réceptions, l’exploitant doit disposer des éléments pour établir les fiches de contrôle, de mesure et de maintenance.
L’historique des mesures, contrôles, dépannages et entretiens est un outil de rentabilité de l’exploitation. Il est aussi une preuve de la bonne exploitation pour le cas où les responsabilités de l’exploitant seraient à déterminer, en particulier sur les ouvrages de retenue et les matériels de manœuvre. La bonne maintenance permet de négocier avec avantage les primes d’assurance et de prévoir les charges d’exploitation de façon plus précise.
HAUT DE PAGE7.2 Maintenance courante
Elle doit permettre de suivre le bon fonctionnement et la sécurité des ouvrages et des matériels.
Elle est assurée par des visites, des contrôles et des dépannages.
La fréquence des visites des ouvrages et matériels est conditionnée par les risques de dysfonctionnement. Les paramètres importants et la visualisation des points cruciaux (barrage, grilles, centrale, passes à poissons, débits réservés…) peuvent être télétransmis pour alléger la charge et améliorer la sûreté.
Certains contrôles d’ouvrages ou de matériels doivent être effectués périodiquement par des spécialistes (barrages, isolement des circuits électriques et bobinages, appareils sous pression…).
Les constatations et les résultats des mesures sont consignés pour en analyser les évolutions qui permettent de prévoir l’échéance des interventions d’entretien.
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Exploitation
En 2000, 18 % de l’énergie électrique produite dans le monde était d’origine hydraulique. La répartition de puissance hydraulique installée est représentée sur la figure 1.
En France, 15 % de l’électricité produite (70 TWh) est d’origine hydroélectrique. Ce chiffre place la France au premier rang des producteurs d’hydroélectricité de l’Union européenne.
Les productions des petites centrales (< 10 MW) sont injectées sur les réseaux de distribution et sont consommées localement. La grande majorité de ces petites centrales est au fil de l’eau ; elles appartiennent à des producteurs « autonomes » des collectivités.
Nota : à ce sujet, le lecteur est invité à consulter l’article Petites centrales hydrauliques [D 3 930].
Les productions plus importantes sont injectées sur les réseaux de transport (> 63 kV) et participent à l’équilibre entre la production et la consommation (figure 2). Leur nombre est indiqué sur la figure 3. Leur répartition par type d’aménagement hydraulique est représenté sur la figure 4.
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