L'énergie hydraulique

Il y a très longtemps que les humains ont domestiqué la force motrice de l’eau. Les plus anciennes machines hydrauliques datent d’environ 2500 ans avant Jésus-Christ : moulins à grain ou à papier, scieries et forges, machine en tous genres. Au 19e siècle, l’énergie hydraulique a joué un rôle essentiel dans la Révolution industrielle. Et le premier générateur hydroélectrique a été construit en 1870.

Comment ça marche ?

Toutes les centrales hydrauliques fonctionnent selon un même principe : elles utilisent la force de l’eau qui coule.
La quantité d’énergie produite dépend soit de la hauteur d’eau, soit du débit disponible, soit des deux à la fois.

• L’eau accumulée derrière un barrage de montagne possède beaucoup d’énergie car elle tombe de très haut sur les turbines placées dans la vallée.
• L’eau turbinée sur un grand fleuve ne tombe pas d’aussi haut, mais son débit (la quantité d’eau qui passe) est très important.

Il y a trois types de centrales hydrauliques: les centrales au fil de l’eau (comme Verbois sur le Rhône), les centrales à accumulation (dont les grands barrages sont le meilleur exemple) et les usines de pompage-turbinage (qui font remonter l’eau à leur point de départ après son passage dans les turbines).

Une centrale au fil de l'eau

Une centrale hydraulique utilise l'énergie fournie par la masse d'eau en mouvement pour produire de l’électricité.


Pour avoir plus d'infos et de détails, cliquez sur l'image.
Source: www.stromonline.ch

L’eau est retenue par la centrale qui fait barrage sur la rivière. Cette masse d’énergie s’engouffre dans une conduite qui l’amène aux turbines. Celles-ci se mettent à tourner à grande vitesse.
La rotation des turbines entraîne des alternateurs. Ce sont eux qui fabriquent le courant électrique.
L’électricité est ensuite acheminée vers un transformateur qui élève la tension afin que le courant puisse être transporté sur de longues distances.
La quantité d’énergie fournie varie en fonction du débit de l’eau, lui-même fluctuant selon les conditions météo et la saison.Une centrale hydraulique utilise l'énergie fournie par la masse d'eau en mouvement pour produire de l’électricité.

Energie renouvelable très répandue, l’hydraulique dispose de nombreux atouts. Cependant, comme toute technologie, elle exerce également un impact négatif sur son environnement. Ceci est particulièrement vrai pour les très grands barrages, aujourd’hui controversés. En revanche, la construction de centrales électriques de petite taille et au fil de l’eau est encouragée dans le monde entier.

Les points positifs

• L’énergie hydraulique est renouvelable et propre
• Les petites centrales hydrauliques ne rejettent pas de CO₂, ni de gaz nocifs ou de substances polluantes. Elles ne produisent pas de déchets.
• Une centrale hydraulique au fil de l’eau fonctionne en continu, jour et nuit, toute l’année.
• Economiquement, l’énergie hydraulique est compétitive. Le combustible ne coûte rien et les frais de fonctionnement sont peu élevés.
• Les centrales hydroélectriques ont un excellent bilan énergétique. Pendant leur durée de vie, qui peut dépasser cent ans, elles amortissent jusqu’à 150 fois leur construction.
• La technologie de l'énergie hydroélectrique est une technologie éprouvée, simple et bien maîtrisée.
• Les petites centrales hydrauliques « certifiées » répondent à des normes sévères pour protéger l’écosystème de la  rivière.

Les inconvénients

• Les grands barrages entraînent de gros dommages environnementaux et humains par l’inondation de vallées entières.
• Les lacs d’accumulation tropicaux émettent beaucoup de CO₂ et de méthane à cause de la décomposition des végétaux dans les zones inondées.
• Le paysage est parfois dégradé par les murs de retenue, les prises d’eau ou les conduites forcées.
• Les centrales qui ne respectent pas un débit résiduel minimal ou qui ne sont pas équipées d’une échelle à poissons portent atteinte à la faune piscicole.
• Les rejets d’eau brutaux provoquent des marnages et des dépôts de sédiments préjudiciables à l’écosystème des environs de la centrale.

L’hydroélectricité, première source d’énergie renouvelable
L’énergie hydraulique fournit près de 20% de l'électricité produite dans le monde, ce qui en fait la première source d'énergie renouvelable utilisée à grande échelle. Certains pays tirent presque toute leur électricité des centrales hydrauliques. C’est le cas de la Norvège, dont plus de 90% du courant est d’origine hydraulique, mais aussi de l’Islande (83%).

Barrage d’Itaipu, à la frontière entre le Brésil et le Paraguay. Source: www.tomnat.net

Le Canada

• La grande Rivière, au Québec (16 021 MW)
• Itaipu, au Brésil (12 600 MW)
• Le barrage des Trois Gorges, en Chine, est entré partiellement en production en 2003. Sa construction sera terminée en 2009. Il aura alors une puissance de 18 200 MW.

Des ouvrages sur controversés
Les grands barrages sont souvent controversés et l’énergie qu’ils produisent n’est pas toujours considérée comme de l’énergie renouvelable. En effet, la construction des barrages entraîne des coûts colossaux, non seulement par la mise en oeuvre mais aussi en dommages infligés à l’environnement, aux sites historiques et aux populations par l’inondation de régions entières.
D’autre part, il est maintenant admis que les lacs d’accumulation des barrages tropicaux influent sur le climat, en dégageant de grosses quantités de CO₂ et de méthane.

Les petites usines hydroélectriques
Contrairement aux grands barrages, les petites centrales hydrauliques (d’une puissance maximale de 10MW) produisent de l’énergie tout à fait écologique pour autant que certaines conditions soient respectées. Il faut notamment assurer un débit minimum (en aval de la prise d’eau et des turbines) pour préserver la vie aquatique. L’aménagement d’une passe à poisson est obligatoire afin que la faune puisse circuler librement. Enfin, le bâtiment et les installations doivent bien s’intégrer au paysage.

• 30% en Europe
• 80% en Australie
• 80% en Amérique du Sud
• 40% en Amérique du Nord
• 93% en Afrique
• 80% en Asie

Le château d’eau d’Europe
Avec ses montagnes et ses glaciers, ses lacs et ses nombreux cours d’eau, la Suisse, surnommée le château d’eau d’Europe, bénéficie d’une longue tradition dans le domaine hydraulique. En effet, dès 1894, les 40 plus grandes communes de Suisse étaient alimentées en électricité par de petites centrales locales.

La production du pays
La production d’énergie hydraulique alimente 60% de la consommation suisse d’électricité. Environ deux tiers de cette production provient des cantons de montagne, Grisons, Tessin, Uri et Valais. Ces cantons produisent 75% de l’électricité hydraulique suisse. Le reste est fourni par les centrales au fil de l’eau de Suisse centrale.

Petite et grande hydraulique
La Suisse dispose d’environ 1200 centrales hydrauliques, parmi lesquelles on distingue entre grandes et petites centrales.

Le barrage du Seujet, en ville de Genève.

• La grande hydraulique commence à partir d’une puissance de 10MW. C’est elle qui produit la majorité de l’hydroélectricité suisse avec les centrales à accumulation (barrages) dans les Alpes et les centrales au fil de l’eau installées sur les fleuves (Rhin, Aar, Rhône, etc.).
• Les petites usines hydrauliques fournissent environ 10% de la production suisse d’hydroélectricité. Il reste aujourd’hui un millier de mini et micro-centrales en fonctionnement, alors qu’elles étaient près de 7’000 au début du XXe siècle. Ces ouvrages abandonnés pourraient être réhabilités ou modernisés. Leur potentiel énergétique a été évalué à 3'000 GWh par an. Par ailleurs, de nouvelles micro-installations grapillent aujourd’hui de l’électricité en turbinant les eaux potable ou les eaux usées.

SIG exploite trois centrales hydrauliques sur le Rhône: celles de Verbois, Chancy-Pougny et du Seujet. Grâce à elles, la production «maison» couvre environ 25% de l’électricité consommée par le canton de Genève. Le reste de l’énergie hydraulique est achetée à des producteurs indépendants, genevois et suisses, ou importée de France voisine.

L’hydroélectricité produite par SIG Verbois
Cette centrale au fil de l’eau est le plus gros ouvrage hydroélectrique genevois, qui date de 1938. Elle exploite le dénivelé de la jonction entre l’Arve et le Rhône, ainsi que le défilé des coteaux de Russin. Le barrage est aujourd’hui équipé d’une passe à poissons, qui permet aux diverses espèces de remonter la chute de 20 mètres et de parvenir jusqu’au lac Léman. La centrale de Verbois porte le label allemand TÜV EE-01.

La centrale de Verbois vue du ciel

Seujet
La centrale électrique du Seujet est située en pleine ville de Genève, sur le quai qui porte son nom. En fonction depuis 1995, elle produit de l’électricité mais joue surtout un rôle important dans la régularisation du niveau du lac et du débit du Rhône. Cette centrale est certifiée Naturemade Star: cela signifie que le courant produit ici est parfaitement écologique.

Chancy-Pougny
C’est la Société des Forces Motrices de Chancy-Pougny qui exploite la centrale de Chancy-Pougny sur le Rhône. Cet ouvrage bi-national, qui se trouve à la frontière entre le canton de Genève et la France, est certifié TÜV EE-001. Chancy-Pougny produit 8% de la consommation électrique du canton de Genève. Les turbines, datant de 1925, sont en cours de rénovation.

Vessy
Inaugurée en mai 2007, la micro-centrale hydroélectrique, fonctionnant grâce à deux turbines Kaplan couplées à des alternateurs, produit 1,7 GWh par année, soit l’équivalent de l’alimentation d’environ 500 ménages. Cette énergie renouvelable certifiée « Naturemade Star » participe de la volonté d’utiliser tous les moyens à disposition pour augmenter l’autonomie du canton. Cette usine est pilotée depuis celle de Verbois.

• A Genève. Deux centrales indépendantes produisent de l’électricité avec l’eau de la Versoix
• En Valais. Une bonne partie de l’électricité genevoise provient des barrages valaisans.
• En Suisse alémanique. Le courant hydraulique certifié Naturemade Star proposé dans le produit SIG Vitale Vert et les offres Découverte ou Horizon provient entre autres de Schaffhouse (barrage sur le Rhin en aval du lac de Constance) et de Martigny (centrale d’eau potable du Pont Neuf).
• En France. SIG achète de l’énergie hydraulique à la Compagnie nationale du Rhône, le seul producteur d’électricité français certifié TÜV EE-02 pour l’ensemble de sa production

En devenant conso-acteur
Depuis octobre 2004, SIG ne distribue plus d’électricité d’origine nucléaire. Mieux encore, tous les clients ont désormais la possibilité de choisir la provenance de leur énergie électrique. A vous de jouer !

• l’électricité que vous achetez est bien d’origine hydraulique (traçabilité)
• sa production respecte des critères environnementaux.

Choisir l’électricité absolument écologique.
SIG Vitale Vert:
Electricité labellisée Naturemade Star. Composée d’hydraulique et de 2,5% de nouvelles énergies renouvelables (solaire, éolien).

Rénover ou installer une petite centrale
Peut-être possédez-vous une petite centrale hydraulique hors-service ? Ou pensez-vous pouvoir turbiner l’eau potable ou les eaux usées de votre entreprise ou de vos immeubles ? Vous trouverez informations, aide et conseils auprès du « Programme petites centrales hydrauliques» de la Confédération suisse.