L'énergie hydraulique
La production d'énergie électrique à partie d'eau est principalement due aux barrages. Ils sont de hauteurs différentes (haute chute, moyenne chute, et au fil de l'eau ou basse chute).
Dans les pays qui ont un accès à la mer, on trouve d'autres types de centrales fonctionnant soit avec l'énergie des marées soit avec celle des vagues.
Certaines machines fonctionnes avec des piles à eau de mer ce qui ne permet pas, à ce jour, de produire de l'énergie électrique en quantité suffisante pour un usage industriel.
La production électrique par les barrages représente 2,5 % de la consomation énergétique mondiale ( 16% en France).
La forme des barrages est très diverse selon le lieu dans lequel il se situe.
| Les plus connus sont des barrages voûtes (Longrin ci-contre) où la forme convexe reporte les forces exercées sur les bords du barrage c'est à dire sur la montagne. |  |
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| Les barrages "poids" sont utilisé lorsque l'on ne peut pas reporter les forces sur la montagne et que c'est la masse de barrage qui doit s'opposer à celle de l'eau contenue de la lac artificiel. |  |
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| Entre ces deux extrêmes, il existe beaucoup de modèles différents comme celui ci-contre un type "contrefort" |  |
Le but du barrage est de stocker de l'eau dans un lac artificiel afin de pouvoir alimenter une centrale hydrau-électrique au moment voulu. Pour les barrages en montagne, il faut souvent faire plusieurs galeries (de plusieurs kilomètre, reliant différentes vallées) voir plusieurs barrages pour capter des eaux de source éloignées et les diriger vers le barrage principal, celui duquel part la conduite forcée en direction de la centrale de production.
Les prix de l'énergie au niveau des grands distributeurs, (EOS, EDF, etc..) varie constamment en fonction de l'offre et de la demande. L'énergie des barrages avec lacs d'accumulation est donc réservée à des instants de fortes demandes ce qui permets aux réseaux producteurs d'en tirer un meilleur rendement (profit).
La transformation de l'énergie en électricité se fait grâce à un alternateur. La construction de cette machine est parfaitement identique à celle du moteur synchrone. Il existe certaines installations (par exemple "Longrin") où la machine tourne en alternateur la journée (au prix fort) et en moteur la nuit en remontant l'eau d'un lac dans son lac d'accumulation (à bas prix) ce qui permet également de faire du transfert d'énergie d'un barrage à un autre situé en aval lorsque le premier est suffisamment rempli.
Les barrages qui entrent dans cette catégorie sont ceux dont la hauteur de chute (dénivellation de la conduite forcée) est de plus de 200 m. Les turbines associées à ce type de centrales sont nommées PELTON.
Ce type de centrale est utilisé principalement l'automne et l'hivers. Elle produit une énergie d'appoint, utile donc quelques heures par jour lorsque le besoin en électricité augmente de façon brutale, par exemple de 11 heures à midi les jours de grand froid (enclenchement des appareils de cuisson , demande de puissance électrique de chauffage accrue et fonctionnement de l'industrie).
Les barrages qui entrent dans cette catégorie sont ceux dont la hauteur de chute (dénivellation de la conduite forcée) est comprise entre 30 et 200 m. Les turbines associées à ce type de centrales sont nommées FRANCIS.
Comme pour les barrages à haute chute, se type de centrale est utilisé principalement l'automne et l'hivers. Elle produit une énergie d'appoint, utile donc quelques heures par jour lorsque le besoin en électricité augmente de façon brutale, par exemple de 11 heures à midi les jours de grand froid (enclenchement des appareils de cuisson , demande de puissance électrique de chauffage accrue et fonctionnement de l'industrie).
Les barrages qui entrent dans cette catégorie sont ceux dont la hauteur de chute (dénivellation de la conduite forcée) est comprise entre 30 et 200 m. Les turbines associées à ce type de centrales sont nommées KAPLAN.
Bien qu'au fil de l'eau ces barrages ont également de petits lacs d'accumulation et un petit canal d'alimentation ce qui permet d'avoir une hauteur de chute d'une dizaine de mètre. La production de ce type de centrale n'est pas continue. Elle varie selon le coût de production et le prix d'achat sur le marché international. ou régional.
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Il existe quelque centrales qui fonctionnent avec les montées et les descentes de grandes quantités d'eau. Le fonctionnement de ces centrales dépend directement des marrées aussi bien concernant les heures de production que la quantité d'énergie produite (petite ou grande marrée).
Ci dessus le barrage de l'usine maréemotrice de la Rance mis en service en 1966 Seule la partie centrale fait partie du barrage (barrage mobile). L'eau de la marée montante doit pourvoir passé dans le lac d'accumulation (la baie en amont) par 6 pertuis percé dans le barrage . La puissance de cette centrale est de 240 MW.
D'autre usine à marée motrice existe de part le monde. Le point fort de ce type d'énergie est qu'elle est renouvelable. On estime qu'en utilisant 0,02 % de l'énergie utilisable au bord des océans, on convrirait les besoins énergétique mondiaux du début des années 2000.
Le plus souvent les turbines en sont pas entraînées par le passage de l'eau mais par un passage d'air mis sous pression grâce à la marée.
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La production de ce genre de centrale est toujours dépendante du climat. L'emprise esthétique sur la mer est importante. Au début de ce millénaire, ce type de centrales ressemblait encore plus à des entreprises pilotes, des essais alternatifs d'énergie renouvelable que d'un mode de production à très grande échelle.
Il existe plusieurs modèles d'usine fonctionnant grâce aux vagues:
modèle avec les tubines sur la côte ( ci-contre)
modèle au large des côtes comme à Plymouth (GB) où le machines sont immergées et sont entraînées par de multiples colonnes d'eau qui oscillent et donc compresse et déplace de l'air qui actionne des turbines
De nouvelles centrales sont constament en construction. En 2000 par exemple il fut décider d'en construire une nouvelle près de l'île d'Islay qui produira environs 500 kW soit l'énergie utile pour 400 à 500 foyers. La durée de vie de cette centrale est de 60 ans.
Au large du Portugal, un projet est en cours pour une production sous-marine prévue initialement de 2MW qui va finalement atteindre 150 MW !
Sur cette image on retrouve le principe de fonctionnement de ce genre de centrale. Les vagues pousse de l'air qui actionne les générateurs.
L'énergie hydraulique est donc une énergie renouvelable trés prometteuse déjà mise à contribution mais dont le développement pourait encore s'accroître de manière trés importante au cours du siècle.