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Bassin hydraulique.
Puissance hydraulique.

Dam.
Puissance hydraulique.

Qu'est-ce qu'une centrale hydroélectrique? Fonctionnement et définition

Qu'est-ce qu'une centrale hydroélectrique? Fonctionnement et définition

Une centrale hydroélectrique est un ensemble d'ouvrages hydrauliques associés à une série de machines adaptées. L'objectif d'une centrale hydroélectrique est produire de de l' électricité à partir de l'énergie hydraulique.

Ces types de centrales hydro électriques tirent parti de l'énergie potentielle de l'eau pour produire de l' énergie électrique. Les premières centrales hydroélectriques sont apparues dans les Alpes le dernier quart du XIXe siècle.

L'énergie produite par les centrales hydroélectriques doit être classée à tous égards comme énergie renouvelable. Grâce au cycle de l'eau, cette ressource peut être utilisée à l'infini dans le même but sans subir de processus de purification.

Les centrales hydroélectriques ont la particularité d'être activées et désactivées en quelques minutes avec l'ouverture immédiate des vannes hydrauliques. Cette fonction permet de couvrir facilement les pics soudains de demande de puissance qui peuvent survenir.

Comment fonctionne une centrale hydroélectrique ?

Une centrale hydroélectrique moderne est composée d'un réservoir, d'un barrage, de portes, de turbines et des stations de transfert avec de générateurs.

Le réservoir stocke provenant du fil de l'eau permet aux opérateurs d'avoir une réserve d'eau. De cette manière, il est possible de contrôler la quantité d'eau fournie aux turbines. Il sert également de réservoir de décantation.

Arrivée d'eau

L'eau provenant du lac de retenue est acheminée vers les turbines par une entrée (barrage-vanne) et un conduit forcé. Un système de filtre d'entrée nettoie en outre l'eau pour s'assurer qu'elle est relativement exempte de solides en suspension. Ces particules pourraient endommager les aubes de turbine.

Les systèmes hydrauliques fonctionnent ensemble pour ouvrir et fermer les vannes d'arrêt qui permettent à l'eau de s'écouler en aval du bassin. Ces systèmes sont: le régulateur, les freins, les commandes de portail, etc.

L'ouverture des vannes du barrage ou le débit du cours d'eau entraîne l'eau dans un canal de dérivation jusqu'aux turbines électriques.

Entrainement de turbine hydraulique

La roue à eau du passé a été transformée en une turbine moderne. Les trois principaux types de turbines sont Francis, Kaplan et Pelton, du nom de leurs inventeurs.

Quel que soit le type de conception, la turbine transforme l' énergie cinétique du mouvement ou de la chute d'eau en énergie mécanique.

Générateur électrique

La turbine est reliée par l'arbre au rotor d'un générateur électrique qui convertit l'énergie mécanique en électricité.

Pour une efficacité maximale, les turbines sont conçues sur mesure pour chaque centrale hydroélectrique.

Quels sont les types de centrales hydroélectriques ?

Les centrales hydroélectriques peuvent être divisées en trois grands groupes en fonction de la hauteur de la chute. Chaque type utilise une conception de turbine hydraulique spécifique pour maximiser les performances.

  • Installations basse tension. La chute d'eau dans ces centrales hydroélectriques est inférieure à 25 m. Par exemple les centrales au fil qui ne nécessitent pas de barrages.

  • Installations moyennes tension. La chute d'eau dans ces centrales hydroélectriques est comprise entre 25 et 100 m. C'est le type de production hydroélectrique le plus courant.

  • Installations haute tension. La chute d'eau dans ces centrales hydroélectriques est supérieure à 100 m. 

Les centrales-lacs correspondent aux ouvrages présentant les réservoirs les plus importants.

Stations de transfert d'énergie par pompage (STEP) 

Les centrales de pompage sont des centrales électriques qui remplissent leur propre bassin de stockage d'eau lorsque la production d'électricité dépasse la consommation.

La centrale achète alors de l'électricité à un prix inférieur à son prix moyen. Elle change le sens de la pompe de l'eau dans ses réservoirs de stockage. Lorsque la consommation dépasse l'approvisionnement, la centrale vend l'électricité qu'elle produit à un prix plus cher que son prix moyen.

Les stations de pompage utilisent deux réservoirs situés à des hauteurs différentes. Lorsqu'il y a une demande, la centrale produit de l'électricité comme une centrale conventionnelle. L'eau tombe du réservoir supérieur, entraîne les turbines et est stockée dans le réservoir inférieur.

Lorsque la demande est faible, l'eau du réservoir inférieur est renvoyée, au pied du barrage, vers le réservoir supérieur.

Avantages des centrales hydroélectriques

Les avantages de la production d'électricité par le biais de centrales hydroélectriques par rapport à d'autres alternatives sont:

1. Faible coût économique

L'hydroélectricité évite les coûts de carburant. Le coût de fonctionnement d'une centrale hydroélectrique est presque insensible à l'augmentation des coûts des combustibles fossiles.

Le carburant n'est pas nécessaire et n'a pas besoin d'être importé.

Le coût global de la main-d'œuvre est faible, car les usines sont automatisées et manquent de personnel pendant l'exploitation.

Une centrale hydroélectrique peut être établie avec des coûts de construction relativement bas.

2. Avantages environnementaux

Cette façon de produire de l'énergie n'émet pas de gaz à effet de serre.

Étant une énergie renouvelable, elle ne consomme pas de combustibles fossiles. Par conséquent, il n'émet pas de gaz à effet de serre avec le dioxyde de carbone, entre autres.

3. Autres types d'activités: Activités récréatives, sportives et touristiques

Les réservoirs situés dans l'usine, offrent parfois des installations pour les sports nautiques, devenant en eux-mêmes des attractions touristiques.

Dans certains pays, la pisciculture est courante.

Parmi les multiples utilisations des barrages pour l'irrigation installée, il peut soutenir un établissement de culture relativement constant avec la portée de l'eau.

Inconvénients des centrales hydroélectriques

1. Entretien

Un problème lié aux centrales hydroélectriques est l'accumulation de sédiments dans le réservoir supérieur. Ce problème apparaît inévitablement avec le temps.

Pour éviter cela, les sédiments accumulés doivent être dragués souvent.

2. Inconvénients environnementaux

La présence d'un barrage implique certaines complications au niveau environnemental:

  1. Les barrages bloquent le transport des solides des rivières (sable et gravier).

  2. L'eau sortant de l'usine est exempte de sédiments, ce qui perturbe l'équilibre entre l'apport solide et l'activité érosive dans les eaux en aval. En raison de la contribution réduite ou inexistante, il existe un phénomène d'érosion côtière.

  3. Modification du paysage.

  4. Destruction d'habitats naturels.

Beaucoup de ces problèmes ne se produisent pas dans les systèmes «MINI-HYDRO». La plupart des cas des mini-hydro ne nécessitent pas la construction de barrages.

Auteur :

Date de publication : 25 mars 2018
Dernier examen : 10 novembre 2020