Comment fonctionne une centrale hydraulique ?

Une centrale hydraulique fabrique de l’électricité avec de l’eau. C’est la force de l’eau qui est utilisée pour produire de l’énergie. On parle alors de centrales hydroélectriques. Il en existe d’ailleurs de différentes sortes, selon le lieu où elles sont implantées ou selon le type de cours d’eau qu’elles exploitent, par exemple. Mais savez-vous comment fonctionne une centrale hydraulique ? Comment cette installation peut-elle transformer la puissance de l’eau en électricité ? Dans cet article, nous vous proposons d’en apprendre davantage sur ces imposantes structures mises au point par l’Homme.

L’énergie hydraulique : une très vieille histoire !

L’exploitation de l’énergie de l’eau remonte à 2500 ans avant J.-C., avec le chadouf. Puis ce sont les norias qui sont utilisées 2000 ans av. J.-C. au Proche-Orient, et qui donneront plus tard le moulin à eau. L’Homme s’est donc rendu compte très tôt que l’utilisation et la maîtrise de la force de l’eau pouvait lui permettre de réaliser de grandes choses. Le XIXe siècle est celui de la révolution industrielle. Mise au point en 1882 par Thomas Edison, la première centrale hydraulique est située à New-York. Baptisée la Pearl Street Plant, elle doit permettre d’éclairer 85 maisons par le biais de 1200 lampes. Cette même année, en France, Aristide Bergès alimente sa papeterie en électricité en générant une puissance de 1200 chevaux grâce à l’énergie hydraulique. L’hydroélectricité était née !

La centrale hydraulique : le concept

La centrale hydraulique a pour objectif de fabriquer de l’électricité en utilisant la force de l’eau. Pour qu’il y ait « force », il faut qu’il y ait « débit ». La force de l’eau peut alors provenir d’une chute d’eau ou du courant d’un cours d’eau. Cette force actionne une turbine qui fournit de l’énergie. Cette turbine est elle-même reliée à un alternateur, qui produit ainsi un courant électrique. Un transformateur régule ensuite la tension du courant électrique produit pour faciliter son acheminement vers les lignes à haute tension et à très haute tension. Enfin, l’eau utilisée retourne à son point de départ par un canal dédié appelé canal de fuite. La force de l’eau peut donc être naturelle, mais dans certains cas, elle peut être accentuée ou même créée artificiellement, par le biais d’un barrage ou d’une conduite forcée, par exemple. C’est pour cette raison qu’il existe différents types de centrales hydrauliques, puisqu’il existe différentes techniques pour exploiter la force de l’eau et pour la transformer en électricité.

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Les trois types de centrales hydrauliques

On dénombre principalement 3 catégories de centrales hydrauliques. La turbine est différente selon la méthode d’exploitation utilisée.

La turbine Pelton

La turbine Pelton est utilisée essentiellement en haute montagne, dans les centrales hydrauliques de lac ou de haute chute. Ces centrales se distinguent par un faible débit et un très fort dénivelé, supérieur à 300 mètres. Un barrage forme un lac de retenue, alimenté par l’eau des torrents et par la fonte des neiges.

La turbine Francis

La turbine Francis est employée dans les centrales hydrauliques dites « d’éclusée » ou les centrales de moyenne chute. Elles sont donc principalement utilisées en zones ne moyenne montagne, où elles fonctionnent avec un débit moyen et un dénivelé relativement prononcé, dont la chute est comprise entre 30 et 300 mètres.

La turbine Kaplan

Enfin, la turbine de type Kaplan se trouve surtout dans les centrales hydrauliques appelées « au fil de l’eau » ou dans les centrales dites « de basse chute ». Elles équipent donc les centrales hydrauliques qui utilisent l’eau de grands fleuves ou de grandes rivières, dotés d’un faible dénivelé et d’une chute inférieure à 30 mètres. L’électricité est alors produite en temps réel grâce au débit du cours d’eau et non par le biais d’une retenue d’eau. Le parc hydraulique français est constitué à 90 % de centrales au fil de l’eau.

En France, l’électricité produite par le biais des centrales hydrauliques fournit environ 10 % de l’électricité consommée. Il s’agit de la première source d’électricité renouvelable de notre territoire, et de la seconde source d’électricité, derrière le nucléaire. En France on dénombre plus de 2500 centrales hydrauliques. La région Auvergne-Rhône-Alpes est la principale productrice d’électricité hydraulique et près de la moitié de la puissance hydroélectrique y est concentrée.

Sources :

Auteur : Joshua B.

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