L’énergie hydraulique ou hydroélectrique
En profitant de la gravité et du cycle de l’eau, nous avons exploité l’un des moteurs de la nature pour créer une forme d’énergie utile. En fait, les humains capturent l’énergie de l’eau en mouvement depuis des milliers d’années. Aujourd’hui, exploiter la puissance de l’eau en mouvement pour produire de l’électricité, connue sous le nom d’énergie hydroélectrique, est la plus grande source d’électricité renouvelable sans émissions aux États-Unis et dans le monde.
Bien que la production d’hydroélectricité n’émette pas de pollution de l’air ou d’émissions de gaz à effet de serre, elle peut avoir des conséquences environnementales et sociales négatives. Le blocage des rivières par des barrages peut dégrader la qualité de l’eau, endommager les habitats aquatiques et riverains, bloquer le passage des poissons migrateurs et déplacer les communautés locales. Les avantages et les inconvénients de tout développement hydroélectrique proposé doivent être pesés avant d’aller de l’avant avec un projet. Pourtant, si c’est bien fait, l’hydroélectricité peut être une source d’électricité durable et non polluante qui peut aider à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et à réduire la menace du réchauffement climatique.
Conversion de l’eau en mouvement en électricité
Afin de générer de l’électricité à partir de l’énergie cinétique dans l’eau en mouvement, l’eau doit se déplacer avec une vitesse et un volume suffisants pour faire tourner un dispositif hélicoïdal appelé turbine, qui à son tour fait tourner un générateur pour produire de l’électricité. Grosso modo, un gallon d’eau par seconde tombant à cent pieds peut générer un kilowatt d’électricité. Pour augmenter le volume d’eau en mouvement, des retenues ou des barrages sont utilisés pour collecter l’eau. Une ouverture dans le barrage utilise la gravité pour faire tomber de l’eau dans un tuyau appelé une conduite forcée. L’eau en mouvement fait tourner la turbine, ce qui provoque la rotation des aimants à l’intérieur d’un générateur et crée de l’électricité. Il existe une variété de types de turbines utilisées dans les installations hydroélectriques, et leur utilisation dépend de la quantité de charge hydraulique (distance verticale entre le barrage et la turbine) à l’usine. Les plus courants sont les modèles de roues Kaplan, Francis et Pelton. Certains de ces modèles, appelés roues de réaction et d’impulsion, utilisent non seulement la force cinétique de l’eau en mouvement mais aussi la pression de l’eau. La turbine de Kaplan est semblable à une hélice de bateau, avec un coureur (la partie tournante d’une turbine) qui a trois à six lames, et peut fournir jusqu’à 400 MW de puissance. La turbine Kaplan se différencie des autres types de turbines hydroélectriques car ses performances peuvent être améliorées en modifiant le pas des aubes. La turbine Francis a un coureur avec neuf aubes fixes ou plus. Dans cette conception de turbine, qui peut atteindre une taille de 800 MW, les aubes dirigent l’eau de sorte qu’elle se déplace dans un flux axial. La turbine Pelton se compose d’un ensemble de godets de forme spéciale montés à l’extérieur d’un disque circulaire, ce qui lui donne l’apparence d’une roue hydraulique. Les turbines Pelton sont généralement utilisées dans des sites à haute pression hydraulique et peuvent atteindre 200 MW.
L’hydroélectricité peut également être générée sans barrage, selon un processus appelé «run-of-the-river». Dans ce cas, le volume et la vitesse de l’eau ne sont pas augmentés par un barrage. Au lieu de cela, un projet au fil de l’eau fait tourner les pales de la turbine en capturant l’énergie cinétique de l’eau en mouvement dans la rivière. Les projets hydroélectriques qui ont des barrages peuvent contrôler quand l’électricité est produite parce que les barrages peuvent contrôler le moment et le débit de l’eau atteignant les turbines. Par conséquent, ces projets peuvent choisir de produire de l’énergie quand elle est la plus nécessaire et la plus utile au réseau. Parce que les projets au fil de l’eau ne stockent pas l’eau derrière les barrages, ils ont beaucoup moins de capacité à contrôler la quantité et le moment où l’électricité est produite. Un autre type de technologie hydroélectrique est appelé stockage par pompage. Dans une usine de stockage par pompage, l’eau est pompée depuis un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur pendant les heures creuses lorsque l’électricité est relativement bon marché, en utilisant l’électricité produite à partir d’autres types de sources d’énergie. Le pompage de l’eau crée le potentiel de générer de l’énergie hydroélectrique plus tard. Lorsque la puissance hydroélectrique est nécessaire, elle est rejetée dans le réservoir inférieur par l’intermédiaire des turbines. Inévitablement, une partie de l’énergie est perdue, mais les systèmes de stockage par pompage peuvent être efficaces jusqu’à 80%. Il y a actuellement plus de 90 GW de capacité de stockage par pompage dans le monde. La nécessité de créer des ressources de stockage pour capturer et stocker pour une utilisation ultérieure la génération issue de fortes pénétrations d’énergie renouvelable variable (par exemple éolienne et solaire) pourrait augmenter l’intérêt pour la construction de nouveaux projets de stockage par pompage.
Les avantages de l’énergie hydroélectrique
➔L’hydroélectricité est alimentée par l’eau, c’est donc une source d’énergie propre, ce qui signifie qu’elle ne pollue pas l’air comme les centrales électriques qui brûlent des combustibles fossiles, tels que le charbon ou le gaz naturel.
➔L’énergie hydroélectrique est une source d’énergie domestique, permettant à chaque état de produire sa propre énergie sans être tributaire des sources d’énergie internationales.
➔L’énergie produite par l’hydroélectricité repose sur le cycle de l’eau, qui est entraîné par le soleil, ce qui en fait une source d’énergie renouvelable, ce qui en fait une source plus fiable et plus abordable que les combustibles fossiles qui sont rapidement épuisés.
➔La retenue hydroélectrique crée des réservoirs qui offrent une variété d’activités récréatives, notamment la pêche, la baignade et la navigation de plaisance. La plupart des installations hydroélectriques doivent fournir un accès public au réservoir pour permettre au public de profiter de ces opportunités.
➔Certaines installations hydroélectriques peuvent rapidement passer d’une puissance nulle à une production maximale. Parce que les centrales hydroélectriques peuvent produire immédiatement de l’électricité au réseau, elles fournissent une alimentation de secours essentielle pendant les pannes ou les interruptions majeures d’électricité.
➔En plus d’une source de carburant durable, les efforts hydroélectriques produisent un certain nombre d’avantages, tels que le contrôle des inondations, l’irrigation et l’approvisionnement en eau.
