Les énergies hydrauliques

L’eau en coulant ou en chutant dégage une énergie impressionnante. On l’oublie souvent, mais cette énergie renouvelable est l’une des plus répandues au monde, loin devant l’éolien ou le solaire. Elle a sur eux un énorme avantage : elle peut se stocker.

Une énergie inépuisable

L’eau sert de source d’énergie depuis plus de 2 000 ans. L’intérêt, c’est qu’elle est illimitée car de l’eau, il y en a partout autour de nous : dans les rivières, les fleuves, les océans… Cette source d’énergie est d’autant plus fantastique qu’elle se renouvelle sans qu’on n’ait rien à faire : c’est la nature qui fait tout le travail. L’eau des lacs ou des rivières qu’on utilise pour produire de l’électricité est ensuite rejetée dans la nature et achève sa course dans les océans. L’eau de mer s’évapore grâce à l’action du soleil. Cette vapeur d’eau se transforme en nuages, avant de retourner sur les continents et les océans sous forme de pluie. Celle-ci pénètre alors dans les sols et alimente les cours d’eau, avant de repartir pour un tour. Cette ronde sans fin s’appelle le cycle de l’eau.

Les débuts de l’hydroélectricité

L’ancêtre des centrales hydroélectriques n’est autre que le moulin à eau qui est apparu en Europe au Moyen-Age. L’énergie de l’eau est captée par des roues à aube qui entraînent des machines conçues pour moudre le grain, scier la pierre ou encore forger les métaux. Un moulin à eau remplaçait 40 esclaves pour moudre le blé ! Certains travaux de force sont ainsi devenus beaucoup moins pénibles. On a compris comment produire de l’électricité à partir de l’énergie hydraulique à la fin du 19^e siècle : c’est ce qu’on a appelé l’hydroélectricité.

Comment ça fonctionne ?

Une centrale hydraulique ou hydroélectrique transforme l’énergie de l’eau en énergie électrique : en s’écoulant ou en chutant d’une grande hauteur, l’eau entraîne une machine tournante, la turbine, qui transmet cette énergie à un générateur capable de produire de l’électricité. Techniquement, c’est le même fonctionnement que les moulins à eau. La différence, c’est que ces centrales sont beaucoup plus puissantes et génèrent beaucoup plus d’énergie. Grâce au cycle naturel de l’eau, pas besoin de machines qui feraient remonter l’eau en altitude : les centrales hydrauliques sont naturellement réapprovisionnées en eau.

Les différents types de centrales

Il existe différents types de centrale hydroélectrique :

• Les centrales alimentées par une retenue d’eau. Elles se trouvent en montagne. On construit un barrage pour bloquer l’eau qui descend : au lieu de s’écouler normalement, l’eau est stockée dans un lac de retenue. Pour produire de l’électricité, on la fait chuter dans une conduite vers une centrale située en bas de la vallée. Le barrage agit un peu comme un robinet qui permettrait de se servir en eau seulement quand on a soif : de la même manière, on peut l’activer et lui demander de produire de l’électricité seulement quand on a besoin.

• Les centrales au fil de l’eau. Posées sur un fleuve ou une rivière, elles utilisent le courant. Elles aussi nécessitent un barrage, mais beaucoup moins haut : on parle de centrale de basse chute. Si le cours d’eau est à sec en été, la production est nulle. En revanche, s’il pleut beaucoup en hiver, la production augmente.

L’hydroélectricité dans le monde

Parmi toutes les énergies renouvelables, l’hydraulique est la seule à être exploitée à grande échelle pour produire de l’électricité. En 2018, elle assurait 16% de la production électrique mondiale, encore loin derrière le charbon (38%) et le gaz (23%). Quatre pays se partagent plus de la moitié de la production : la Chine fait la course en tête, suivie du Brésil, du Canada et des États-Unis.

Dans le monde, on recense quelque 10 000 grands barrages produisant de l’électricité. Alors qu’en Europe, on a quasiment construit tous les barrages que l’on pouvait sur les cours d’eau, un grand développement de cette énergie est à prévoir en Amérique du Sud, en Asie et en Afrique.

Avantages et inconvénients

• Le gros atout de l’énergie hydraulique est bien sûr qu’elle est renouvelable. Elle n’émet quasiment pas de gaz à effet de serre : il faut tout de même tenir compte du CO2 qui a été émis pour produire les tonnes de béton nécessaire à la construction du barrage. C’est aussi l’énergie renouvelable qui coûte le moins cher.

• L’électricité ne se stocke pas, mais l’eau si ! Contrairement au solaire ou à l’éolien, les centrales hydroélectriques sont donc capables de stocker de grandes quantités d’énergie dans les lacs de retenue et de la restituer quand la demande d’électricité augmente.

• Le principal inconvénient tient à la construction du barrage, qui peut avoir un fort impact sur l’environnement. Car en fermant une vallée pour former un lac de retenue en altitude, l’édifice inonde des terres qui auparavant étaient occupées par des champs, des forêts ou des villages. En outre, le barrage empêche certaines espèces comme les anguilles ou les saumons de remonter les cours d’eau.

Les autres formes d’énergie hydrauliques : les énergies marines

Il existe de nombreuses autres technologies qui transforment le mouvement de l’eau en énergie : les énergies marines notamment devraient se développer dans les années à venir. En effet, les océans, qui recouvrent plus de 70% de la planète, abritent des sources d’énergie formidables et encore peu exploitées : les vagues, les courants de surface ou de profondeur, les marées…

• Il y a cinquante ans, la France a inauguré l’usine marémotrice de la Rance. Inaugurée en 1966, cette usine qui utilise l’énergie des marées était une première mondiale.

• Les hydroliennes, quant à elles, font appel à une autre technologie : celle des courants. Ces machines, qui ressemblent à de petites éoliennes, récupèrent l’énergie des courants marins ou fluviaux. Plus discrète qu’une éolienne, une hydrolienne produit aussi de l’électricité de manière plus constante car les courants des rivières et des marées sont plus réguliers et prévisibles que la force du vent.