Bio-énergie avec l'eau

Parmi toutes les énergies renouvelables, l'hydroélectricité est la seule à être exploitée à grande échelle, et ceci dans le monde entier. En effet, elle représente 18 % de la production électrique mondiale contre 64 % pour les combustibles fossiles (charbon, pétrole, etc.), 17 % pour le nucléaire et 0,5 % pour les centrales géothermiques.

un barrage d'eau dasn les Alpes - centrale hydro-électrique

L'eau peut être accumulé - BARRAGE

A la différence de l'électricité que l'on ne peut pas stocker, l'eau peut être accumulée (EDF accumule ainsi 7 milliards de m3 soit les ¾ des réserves d'eau en France). Cette énergie accumulée est facilement mobilisable : il suffit, par exemple, de deux minutes à l'usine de Grand'Maison dans les Alpes pour fournir 1800 MW.

La technologie hydroélectriques est très certainement la mieux maîtrisée de toutes les énergies renouvelables. L'équipement est caractérisé par sa grande robustesse, sa fiabilité et sa longue durée de vie. L'entretien de l'installation est très simple et les frais de fonctionnement sont réduits (quelques % de l'investissement).

Une installation hydroélectrique type comprend :

  • Ouvrage de prise d'eau : La prise d'eau est constituée par une dérivation qui dirige le débit vers le canal d'amenée. Le contrôle du débit s'effectue le plus souvent, soit par un barrage mobile dans la rivière, soit par une vanne dans le canal d'amenée.
  • Canal d'amenée : Il relie la prise d'eau à l'entrée de la centrale. Il est habituellement en écoulement libre à ciel ouvert.
  • Vannes batardeaux : Vannes d'isolation généralement rectangulaires, dont le fonctionnement est similaire à celui d'une guillotine, et qui permettent d'isoler la microcentrale de la rivière en cas de nécessité (entretien de l'installation, protection contre les crues,...).
  • Grille et dégrilleur : La grille protège la turbine contre les corps charriés par la rivière, tandis que le dégrilleur, sorte de peigne ou de râteau, débarrasse la grille des éléments flottants accumulés.
  • Conduite forcée : La conduite forcée est un tuyau qui relie l'extrémité du canal d'amenée (au sommet de la pente) à la turbine (au pied de la pente). Elle supporte à son extrémité inférieure une pression de service voisine de la hauteur de chute.
  • La turbine : La turbine transforme l'énergie de l'eau en énergie mécanique. Le rendement d'une turbine (de l'ordre de 70%) est nettement supérieur à celui de la roue hydraulique (20%). Une turbine comprend des organes fixes, des organes de réglage et une partie mobile (roue). Les organes fixes et de réglage ont pour rôle essentiel de diriger l'eau sur la roue dans les meilleures conditions possibles; la partie mobile est destinée à produire un couple moteur sur l'arbre.
  • Le régulateur de vitesse : La régulation synchronise la vitesse de rotation de la turbine avec l'alternateur. Elle permet aussi le démarrage et l'arrêt de la turbine en actionnant le distributeur.
  • L'alternateur : L'alternateur permet de transformer l'énergie mécanique en électricité. Il comporte un induit fixe (stator) et un inducteur tournant (rotor).
  • Réseau de transport de l'électricité produite : L'énergie produite peut être auto-consommée par le producteur (éclairage, matériel électrique, chauffage) ou être revendue au réseau.
  • Canal de restitution : Ce canal relie la sortie des turbines au lit du cours d'eau aménagé.

Energie marémotrice

Toutes les mers subissent 2 flux et 2 reflux quotidiens. Ces mouvements sont les conséquences de l'attraction de la Lune et du Soleil. L'amplitude des marées est déterminée par la forme de la côte. Le phénomène est une conséquence de la gravitation universelle.

L'utilisation de l'énergie des marées est très simple : un barrage est construit dans une baie ou un estuaire, isolant de la mer un bassin ; des groupes électrogènes convenables fonctionnant dans les deux sens permettent alors d'utiliser l'eau pour la production d'énergie électrique lors de sa montée et de sa descente.

L'usine bretonne de la Rance est la seule centrale au monde capable de convertir de façon industrielle, la force des marées en énergie électrique. Sa production est de 540 millions de KWh, soit 90 pour cent de la production de la Bretagne et l'équivalent de la consommation annuelle de la ville de Rennes.