Comment fonctionne une centrale hydraulique ?

grand soleil sur le lac d'Émosson et son barrage , suisse

On a déjà tous entendu parler de centrale hydraulique, mais de quoi s’agit-il réellement ? Une centrale hydraulique est une installation phare dans le paysage énergétique. Elle exploite la force de l’eau pour générer de l’électricité. De nos jours, ce concept est bien loin des roues hydrauliques d’antan, car les structures hydrauliques incarnent de plus en plus l’ingéniosité humaine. Comment fonctionne une centrale hydraulique ?

Qu’est-ce qu’une centrale hydraulique ?

Pour mieux comprendre comment fonctionne une centrale hydraulique, il faut d’abord connaître sa définition.  Une centrale hydraulique est une grande installation qui utilise la force de l’eau pour produire de l’électricité. Elle exploite principalement la gravité en canalisant l’eau depuis une hauteur, par le biais d’un barrage. Avec ce dernier, la centrale fait tourner une turbine rattachée à un générateur électrique. Cette énergie renouvelable et durable est ensuite distribuée dans le réseau électrique pour alimenter les habitations, les infrastructures ou autres. C’est donc une centrale hydroélectrique ! Ce concept est proche de l’énergie houlomotrice.

Comment fonctionne une centrale hydraulique ?

Voici comment fonctionne une centrale hydraulique :

Captage de l’eau

L’eau est captée depuis une source naturelle (il peut s’agir d’une rivière, d’un lac ou d’un réservoir). Cela se fait avec l’utilisation de grands barrages ou d’une prise d’eau. Ces barrages permettent de retenir, stocker l’eau et de contrôler son débit.

Chute d’eau

Une fois retenue, l’eau est libérée depuis une certaine hauteur, créant une chute d’eau. Cette hauteur, appelée hauteur de chute, est essentielle, car elle représente l’énergie potentielle de l’eau.

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Turbine

L’eau en mouvement entraîne la rotation d’une turbine qui est placée dans la trajectoire de la chute d’eau. Cette turbine est reliée à un arbre d’entraînement.

Générateur électrique

Lorsque la turbine tourne, elle fait également tourner le générateur, ce qui produit de l’électricité par le biais d’un phénomène appelé induction électromagnétique.

Transformation et distribution

L’électricité ainsi produite est transportée vers un transformateur qui ajuste sa tension pour permettre la distribution dans un réseau électrique. Elle est ensuite acheminée aux consommateurs finaux.

Les différents types de centrale hydraulique

Centrale hydraulique à réservoir

C’est le type le plus courant de centrale hydraulique. Ces centrales utilisent un barrage pour créer un réservoir d’eau. De cette façon, elles peuvent stocker l’eau en grandes quantités. Cette eau est libérée à travers des tuyaux pour faire tourner les turbines et produire de l’électricité. La centrale de Grand’Maison, en France, est un exemple de centrale hydraulique.

💡 À savoir

Les centrales hydrauliques représentent une part importante de la production d’électricité en France. Elle contribue en effet à environ 10 à 15% de la production totale d’électricité. On retrouve aussi des centrales qui varient en taille et en puissance, allant de petites installations locales à de grands réservoirs.

Centrale hydraulique au fil de l’eau

Ce type de centrale utilise le débit naturel de rivière ou de fleuve.  Ici, aucun réservoir n’est nécessaire. L’eau est récupérée et acheminée directement vers la turbine, puis rejetée dans le cours d’eau après l’utilisation. Ces centrales n’ont pas un très grand impact sur l’environnement, mais elles sont soumises aux variations saisonnières de débit.

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Centrale hydraulique à pompage

Celles-ci sont conçues pour stocker l’énergie en pompage de l’eau depuis un bassin inférieur vers un réservoir situé à une altitude supérieure quand la demande est basse. Mais lorsque la demande d’électricité est élevée, l’eau est relâchée du réservoir supérieur pour faire tourner la turbine pour générer l’hydroélectricité. Cela permet de réguler la demande sur le réseau.

Centrale hydraulique marémotrice

Ces centrales exploitent les marées pour générer de l’électricité. Elles utilisent des barrages ou des digues pour capturer l’eau de mer lors des marées hautes. L’eau est ensuite libérée à travers des turbines lorsque les marées descendent. La centrale de la Rance, en France, est une centrale marémotrice.

Bien que les centrales hydrauliques aient longtemps été une source fiable d’énergie, il convient de continuer à innover pour exploiter au mieux cette ressource. Les avancées récentes (les picots-turbines ou encore les turbines immergées) ouvrent des perspectives dans le secteur.

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