Comment l'eau produit-elle de l'électricité ?
Comment l’eau produit-elle de l’électricité ?
L’eau retenue par les barrages stocke de l’énergie sous forme d’énergie potentielle. Celle-ci n’est récupérable qu’une fois transformée en énergie cinétique, c’est-à- dire lorsque l’eau commence à s’écouler et gagne de la vitesse. Envoyée sur les aubes d’une turbine, elle entraîne un alternateur qui produit de l’électricité : un système d’électroaimants (le rotor, lié à la turbine) tourne devant un ensemble de bobines de cuivre (le stator), y induisant une tension électrique alternative.
La vitesse de rotation de la partie mobile et le nombre de pôles des aimants sont adaptés de manière à obtenir une fréquence de 50 hertz, conformément aux normes européennes.
Les centrales hydroélectriques s’établissent généralement à proximité des barrages. Lorsqu’elles sont plus éloignées, l’eau est conduite vers l’usine par un canal de dérivation, une galerie creusée dans la montagne ou une conduite forcée. La puissance de l’eau qui fait tourner la turbine augmente avec la hauteur de chute
Et le débit. Les sites de montagne se caractérisent par des dénivelés importants (1 420 mètres au Portillon, dans les Pyrénées) mais des débits faibles. Les sites proches des grands fleuves affichent des dénivelés faibles (une quinzaine de mètres sur le Rhin) mais des débits conséquents.
L’énergie hydraulique fait partie des énergies renouvelables, lèau étant récupérée à l’issue de son parcours dans l’installation. En France, sa contribution se monte à 8 %, mais au niveau mondial, elle fait jeu égal avec le nucléaire, qui constitue environ 15 % de la production. Elle fournit la quasi-totalité de l’électricité en Norvège, la moitié environ dans les pays en voie de développement et le quart en Chine.
L’énergie hydroélectrique est-elle le parent pauvre de l’énergie nucléaire ?
En matière d’électricité, l’offre doit correspondre à la demande. Le nucléaire assure en continu l’essentiel de la production, mais les autres sources d’énergie sont sollicitées ponctuellement pour faire face aux pics de consommation.
Si l’on ne peut stocker l’électricité à grande échelle, on peut retenir l’eau et la mobiliser le moment venu. Les usines hydroélectriques parviennent à ajuster en permanence la production aux variations de la demande en courant, par suite de grand froid, heures de pointe, incidents sur le réseau ou sur une autre centrale.
Elles viennent ainsi en appoint des parcs nucléaire et thermique à flamme. Sitôt libérée, l’eau met en action les turbines : une centrale hydroélectrique atteint sa puissance maximale en quelques minutes, contre une douzaine d’heures pour une centrale thermique classique et une quarantaine pour un réacteur nucléaire.
En deux minutes, l’usine de Grand’ Maison dans l’Isère peut fournir 1 800 mégawatts, soit l’équivalent de deux réacteurs nucléaires. Cette station de transfert d’énergie par pompage fonctionne avec deux bassins réservoirs à des altitudes différentes. Aux heures de très forte consommation, l’eau est turbinée et recueillie dans le bassin inférieur.
Quand la demande faiblit, elles est pompée et remontée dans le bassin supérieur. Les cent principales centrales hydroélectriques (sur 450 sites) sont pilotées par quatre centres de conduite hydraulique situés à Lyon, Toulouse, Sainte-Tulle et Kembs.
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