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RÉSUMÉ
Les petites centrales hydrauliques, à faible puissance, sont très différentes des grandes centrales gérées par EDF. Héritières des premiers générateurs d'énergie renouvelable, elles sont souvent implantées à la place d'usine ou de moulins utilisant la force de l'eau. Et elles sont très nombreuses, ce qui pose une problématique de gestion. Cet article expose les différents types de centrales hydrauliques et leur mode d'exploitation.
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Sylvain PERRIN : Agrégé de génie électriqueIUT de Saint-Dié-des-Vosges , département GEII
INTRODUCTION
Les petites centrales hydrauliques (PCH), de par leur faible puissance, leur localisation au fil de l’eau, leur mode d’exploitation décentralisé, leur connexion au réseau BT ou MT, présentent des différences notables par rapport aux grandes installations gérées par EDF. Bien souvent, elles ont été implantées en lieu et place d’usines ou de moulins utilisant la force de l’eau. De ce fait, elles sont les héritières des premiers dispositifs exploitant cette source d’énergie renouvelable. Enfin, leur grand nombre les classe parmi les sources d’énergie dispersées dont la problématique de gestion constitue un sujet d’actualité important.
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1. Dimensionnement hydraulique
On appelle petites centrales hydrauliques (PCH), ou small hydropower plants (SHP) en anglais, toutes les centrales hydrauliques d’une puissance de moins de 10 MW en Europe et 12 MW depuis la loi 2000-108 du 10 février 2000 en France (voir ). La puissance de 10 MW avait été retenue car elle représentait à l’époque la puissance maximale qui ne risquait pas de perturber la stabilité du réseau.
Les petites centrales hydrauliques se divisent en différentes catégories :
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les picocentrales de 10 à 100 kW ;
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les microcentrales de 100 kW à 1 MW ;
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les minicentrales de 1 MW à 10 ou 15 MW.
Les premières machines transformant l’énergie hydraulique en énergie mécanique étaient les roues à eau qui furent utilisées jusqu’au siècle dernier ; la première roue à axe horizontal actionnée par sa partie inférieure fut décrite par le Romain Vitruve au i er siècle avant notre ère. Une augmentation de la puissance fut obtenue au ii e siècle en alimentant les roues dans leur partie supérieure ; des puissances de 50 ch furent obtenues au Moyen Âge.
Les lois de l’hydraulique étaient mal connues jusqu’au xviii e siècle. Les savants Daniel Bernoulli (1700-1782) et Leonhard Euler (1707-1783) posèrent les fondements des lois de l’hydrodynamique, de l’écoulement des fluides et les principes des turbomachines. Les moulins à eau étaient très utilisés à la fin du xviii e siècle, ils sont répertoriés sur les cartes dites de Cassini (figure 1).
Sur la carte de la figure 1, on dénombre cinq moulins utilisant l’eau de la Moselotte sur une distance de 2 km. Au début du xx e siècle, l’eau de cette rivière alimentait quasiment sans interruption sur 10 km des turbines utilisées par des usines, de tissage le plus souvent. Ces sites sont encore...
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Dimensionnement hydraulique
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GINOCCHIO (R.) - L’Énergie hydraulique - . Eyrolles (1978).
-
(2) - Énergie pour l’avenir : les sources d’énergie renouvelables. Livre blanc établissant une stratégie et un plan d’action communautaires - . Commission européenne (1997). http://europa.eu.int/scadplus/leg/fr/lvb/l27023.htmhttp://www.apcede.com/data/livre_blanc_enr.pdf
-
(3) - COCHET (Y.) - Stratégie et moyens de développement de l’efficacité énergétique et des sources d’énergie renouvelables en France : rapport au Premier ministre - . La documentation française (2000). http://www.ladocumentationfrancaise.fr/brp/notices/014000086.shtml
-
(4) - VIVIER (L.) - Turbines hydrauliques et leur régulation - . Albin Michel (1965).
-
(5) - MONITION (L.), LE NIR (M.), ROUX (J.) - Les microcentrales hydroélectriques - . Masson (1981).
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ANNEXES
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Situation actuelle
En 2000, environ 1 700 producteurs autonomes privés ont produit 7 TWh, soit 1,5 % de la production électrique française ou 2 % de la consommation nationale et 10 % de la production hydraulique française. Pour mémoire, la consommation française pour l’année 2000 a atteint 424 TWh. EDF exploite 550 sites d’une puissance comprise entre 100 kW et 1 800 MW. Le tableau 1 et la figure 1 permettent de situer la part de la production des PCH en France ainsi que l’évolution globale de la production d’électricité hydraulique.
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Évolution
Le Livre blanc sur les énergies renouvelables (1997) prévoit pour 2010 une augmentation de la production d’électricité par les énergies renouvelables de 6 % actuellement à 12 %. Cette augmentation de 6 % devra provenir de l’énergie éolienne, de la petite hydraulique, de la biomasse et de l’énergie photovoltaïque. Le rapport Cochet (2000) préconise les mesures suivantes pour la petite hydraulique :
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