x
Le site des alternatives énergétiques

Autres > Hydraulique

Hydraulique

L'utilisation précoce de l'énergie hydraulique en fait une pionnière parmi les énergies renouvelables et est largement utilisée aujourd'hui dans la production d'électricité.

Le moulin à eau

le 06/08/2010 à 09:44:40

Une roue à aubes entrainée par l'eau à la filature des Calquières à LangogneLe moulin à eau est plus ancien que le moulin à vent. Un bas-relief du IIIème siècle après J.C. en atteste dans la ville de Hièrapolis (Turquie). La force de l'eau permet très vite de remplacer les animaux ou les hommes qui étaient utilisés pour actionner les mécanismes destinés à moudre le grain, à couper le bois ou la pierre... L'expansion de l'utilisation du moulin à eau se fait d'ailleurs avec la disparition progressive de l'esclavage. Cela est nettement plus rentable dans des contrés où les lois évoluent en faveur du servage.

Les utilisations du moulin à eau se multiplient très vite et la force est du moulin est accrue par des systèmes d'engrenages de plus en plus sophistiqués. Il est utilisé pour extraire l'huile, faire tourner les métiers à tisser, les meules... Certains avaient été mis en place pour activer les pompes des fontaines comme par exemple au château de Versailles.

Il existe plusieurs techniques suivant la configuration du terrain. Si le courant est assez fort, un moulin au fil de l'eau peut suffire mais dans la majorité des cas, une retenue sera créée en amont afin de pouvoir disposer d'une chute. Dans ce second cas, l'eau sera éventuellement apportée à l'aide d'un petit canal appelé bief.

Barrage d'une retenue d'eau en LettonieLa machine à vapeur puis le moteur électrique vont donner un coup d'arrêt à l'exploitation des moulins à eau en Europe mais dans les pays moins développés, certains restent en activité. Les derniers à fonctionner en Europe sont des musées.



moulin à eau , énergie hydraulique



Les barrages hydroélectriques

le 11/08/2010 à 09:17:31

Du moulin aux turbines

Une roue à aubes dans le musée des Calquières à Langogne. On distingue la roue qui sert à transmettre l'énergie à toute la filature.Le passage du moulin à eau vers le barrage hydroélectrique s'est fait naturellement et au fil des révolution technologiques qui ont ponctués le XIXème siècle. L'invention de la dynamo (1872) puis de la génératrice (1878) et sa diffusion vont pousser les gens à l'utiliser dans les moulins pour produire de l'électricité qui sert principalement à l'éclairage et aux moteurs industriels. L'invention du transformateur (1883) va permettre de transporter l'électricité sur de longues distances. L'électricité produite grâce à l'eau est devenu une réalité.

Utilisation de l'hydroélectricité

Le barrage de Sarrans dans l'Aveyron

Le barrage va très vite devenir l'énergie d'appoint pour les centrales thermiques qui sont moins réactives. En effet, pour faire tourner des turbines dans une centrale thermique, il est nécessaire d'élever la température et des variations brusques peuvent endommager le matériel et, dans le cas de l'énergie nucléaire, produire des déchets hautement radioactifs. Aujourd'hui, dans le domaine des énergies renouvelables, l'hydroélectrique est vu comme un moyen efficace de palier aux pics et aux creux de productions qui peuvent apparaître dans l'éolien ou le solaire. La possibilité de développement de cette source d'énergie est ce

pendant limitée dans certains pays qui ont utilisé la plupart des sites propices.

Types de barrages

Il existe plusieurs types de barrages qui sont reconnaissables grâce à la forme qu'ils prennent.

Barrage poids

Le barrage construit sur la vallée du Donozau qui donne naissance au barrage de Naussac qui est de type poidsUn barrage poids va être construit de façon à ce que la masse seule du barrage permette de résister à la pression exercée par l'eau sur la construction. Il y a deux sous-types de barrages poids. Ceux qui sont construit en béton et ceux qui sont construits en remblais. Les bétons comme les remblais peuvent être de différentes sortes et dépendent de la période de construction ou de la configuration géologique du lieu. Cette dernière à également un rôle important dans le choix du type de barrage puisqu'un barrage poids doit avoir une base solide pour en supporter la masse.

Barrage à voute

Barrage voute de la Selves en Aveyron

Un barrage à voute prend comme son nom l'indique la forme d'une voute qui barre une vallée. L'idée est de reporter le poids de l'eau sur les bords du barrage grâce à un mur de béton vouté horizontalement (et quelquefois verticalement). Ce type de barrage permet une économie substantielle de matériaux et est donc plus économique. Hormis la catastrophe de Fréjus due à la faiblesse de la base, il n'y a pas de cas de rupture de barrage à voute et ils sont donc considérés comme extrêmement sûrs.

Barrage à contrefort ou multivoutes

Ce type de barrage convient à des endroits où le sol est compact et où les points d'appui sont éloignés. Le principe consiste en la construction d'un mur dont les fondations sont encastrées dans la roche pour reporter la pression de l'eau sur la base et sur les rives. Le mur peut être constitué de plusieurs voutes dont les appuis sont encastrés dans le sol.

Classifications des centrales hydroélectriques

Conduite forcée avec une hauteur de chute de plus de 200 mètres et centrale électrique près de Machu PicchuLes centrales hydroélectriques sur barrage sont gravitaires et certaines font intervenir un système de pompage à deux bassins pour utiliser l'énergie en surplus produite par d'autres centrales du réseau aux moments de creux de consommation. Les différentes classifications sont intimement liées entre elles puisque de la configuration géographique va dépendre la hauteur de chute, le type de fonctionnement et le type de remplissage.

Hauteur de chute

De la hauteur de chute dépend la turbine utilisée. Elles sont classées dans trois catégories. Pour des hauteurs supérieures à 200 mètres, elle est considérée haute et fait généralement appel à de longues conduites forcées pour amener le flux d'un barrage en altitude vers la centrale plus bas dans la vallée. Entre 50 et 200 mètres, la hauteur de chute est considérée comme moyenne et la centrale peut être située très prés du barrage lui-même. En dessous de 50 mètres, la hauteur de chute est basse et la centrale se trouve dans l'installation.

Type de fonctionnement

Un barrage en remblais fonctionnant sur le principe du lac pour générer de l'électricité

Les centrales au fil de l'eau utilisent le courant du fleuve ou de la rivière pour produire de l'électricité et ne connaissent des pics

que saisonniers. Leur débit n'est pas régulé. Les centrales "éclusées" permettent une régulation de la production sur des périodes allant de la journée à la semaine et font donc office de tampon pour les pics journaliers ou hebdomadaires (matin et soir, jour ouverts ou fériés). Les centrales de type lac vont permettre de réguler la production d'électricité d'une saison sur l'autre grâce à une très importante retenue d'eau.

Type de remplissage

Les différents types de remplissage sont hebdomadaires, saisonniers voire pluri-saisonniers.

Station de transfert d'énergie par pompage (STEP)

L'idée est ici d'avoir deux lacs. Une retenue haute qui constitue la réserve gravitaire (celle qui va permettre la production d'électricité grâce au turbinage) et une retenue basse qui va permettre de pomper de l'eau pour la retenue haute quand la production d'électricité du réseau est supérieur à la consommation (pointe de production ou creux de consommation). C'est un moyen de stocker l'énergie produite pour la restituer lors des pics de consommation.

Zoom sur la conduite forcée près de Machu Picchu

Conduite forcée sur une petite centrale près d'Oxapampa

Retenue en amont de la conduite forcé à Oxapampa



centrale hydroélectrique , barrage




L'énergie marémotrice

le 20/08/2010 à 11:26:55

Bien qu'utilisée depuis près d'un millénaire, l'utilisation de l'énergie marémotrice restera un phénomène isolé. En effet, le potentiel n'est pas forcément très intéressant et les possibilités d'installation sont peu nombreuses dans des endroits où les écosystèmes sont fragiles.

Le moulin à marée

Aux alentours de 1120, sont installés sur l'Adour (sud-ouest de la France) des moulins à eau d'un type différent puisqu'il n'utilisent pas l'écoulement de la rivière mais la montée et la descente de la marée dans le lit du fleuve. L'utilisation qui en est faite est pourtant la même.

L'usine marémotrice de la Rance

Malgré des projets au Canada et quatre autres usines similaire dans le monde (dont une en construction à Sihwa en Corée du sud), l'usine marémotrice de la Rance (Bretagne) devrait rester un cas relativement isolé. Le projet fait suite à plusieurs tentatives avortées de construction d'usine marémotrice en Bretagne et les premières études remontent à 1943. Cependant, il faudra attendre 1961 pour que l'usine marémotrice devienne une réalité et 1966 pour que l'utilisation commence. Le principe est de retenir l'eau à marée montante et de la relâcher quand la marée redescend. La production à lieu au moment de la montée grâce au passage dans les turbines et peut être régulé au moment de la descente. Le barrage est long 750m en tout dont 332,5m pour l'usine en elle même. L'usine produit 500GWh par an et est une des seules ressources énergétiques de la Bretagne. Le coût de production du GWh (120€) est nettement plus élevé que les autres centrales hydroélectrique ou que l'éolien. L'impact écologique local est équivalent à celui d'un barrage avec une modification des espèces de poissons et un enlisement à moyen terme.

Un exemple peu reproductible ou à ne pas reproduire

Peu de sites éligibles

Les sites de construction doivent permettre l'installation d'un barrage dont la hauteur d'eau présente un attrait à la construction d'un tel ouvrage de plusieurs centaines de millions d'euros. Les endroits présentant de tels marnages (différence entre la marée haute et la marée basse) sont peu nombreux et abritent souvent des écosystèmes fragiles.

Une énergie non-renouvelable

Malgré l'aspect renouvelable de l'énergie, celle-ci n'en est pas une au sens propre du terme. En effet, le principe consiste indirectement à utiliser la rotation de la terre et à le freiner pour produire de l'énergie. Les quantités d'énergie cinétique utilisées peuvent paraître infinitésimales mais sont à prendre en considération puisqu'elles sont irréversibles et donc non-renouvelables. Cependant, les marées freinent déjà la rotation terrestre (la terre tourne 17% plus lentement qu'il y a 620 millions d'années) et la montée des océans pourrait augmenter plus irrémédiablement ce freinage.



marée , usine marémotrice




Hydrolienne

le 18/08/2010 à 08:12:08

Rencontre des courants marins issus de la mer baltique et du golfe de RigaBasée sur le principe de l'eolienne à axe horizontal, l'hydrolienne permet de produire de l'électricité grâce au courant marins ou fluviaux. Les marées  principalement créent des courants pouvant atteindre les 5m/s et sont donc exploitables pour la production d'électricité.

Une éolienne sous-marine

Les pâles de l'hydrolienne sont entraînées par le courant marin et tournent très lentement par rapport à une éolienne. L'efficacité d'un tel procédé réside dans la masse volumique de l'eau (et principalement de l'eau de mer) qui est de l'ordre de 1000kg/m3 contre 1,23kg/m3 à 15°C pour l'air. Cette masse volumique permet de produire de l'énergie avec des vitesses de rotation très faibles (de l'ordre de 15 tours/minutes pour les plus grandes) et une vitesse de courant constant et prévisible. La prévisibilité de la vitesse est d'ailleurs l'atout le plus important face à l'éolienne. Cependant, l'installation en milieu marin demande un entretien constant pour éviter le dépôt d'organismes vivants (algues, coquillages...) et la corrosion par l'eau salée et le sable, les frais de maintenance sont donc nettement plus élevés que pour une éolienne.

Impact environnemental non-neutre

A l'image de n'importe quelle source de production d'énergie, l'hydrolienne à un impact sur l'environnement. Dans son cas, l'impact semble être suffisamment important pour le souligner. En premier lieu, l'incidence sur le courant modifie la sédimentation et la vitesse du courant pouvant modifier le développement de la faune et de la flore en aval du courant. L'argument parfois avancé de gêner les mouvements de poissons est peu recevable car les épaves de bateaux ne gênent pas ceux-ci est le mouvement est lent. Le second argument environnemental est l'utilisation d'antifouling (peinture limitant le développement des organismes marins) qui a un impact très négatif sur la faune environnante puisqu'il se détache au fur et à mesure. Cette peinture ayant pour objectif de limiter le dépôt d'organismes marins, il est hautement toxique pour ces derniers.



hydrolienne , courant marin , offshore , marée








Ce site à été crée et référencé par l'agence Créaloz
Mentions légales - FreeDigitalPhotos.net