Hydroélectricité

L’hydroélectricité est la deuxième source de production électrique en France, derrière le nucléaire. Il s’agit de la première source d’électricité renouvelable. Elle transforme l’énergie gravitaire des lacs, des cours d’eau et des marées en électricité.

Qu’est-ce que l’hydroélectricité ?

L’hydroélectricité transforme l’énergie gravitaire des lacs, des cours d’eau et des marées en électricité.

La puissance électrique produite est proportionnelle à la hauteur de chute et au débit de l’eau. Celle-ci met en mouvement une turbine associée à un alternateur qui transforme l’énergie cinétique de la rotation en énergie électrique.

Types de centrales hydroélectriques	Caractéristiques
Au fil de l’eau	La production se fait en continu, mais dépend du débit du cours d’eau
Éclusée	Avec une petite capacité de stockage (entre 2h et 400h de production), qui constitue une réserve utile en cas de pics de consommation
Centrale de lac	Avec une retenue plus importante (de type barrage). Représente une solution de stockage de l’électricité à grande échelle
Transfert d’énergie par pompage (STEP)	Permet de turbiner en heure de forte demande, l’eau acheminée par pompage d’un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur

Les centrales hydroélectriques

Il existe différents types d’installations permettant de produire de l’hydroélectricité : les centrales gravitaires, les centrales maritimes ou encore les stations de transfert d’énergie par pompage.

Les différentes centrales utilisées pour l’hydroélectricité

1. Les centrales gravitaires

Les centrales comportant un barrage de retenue qui permet de stocker l’eau dans un réservoir constituent une réserve d’énergie électrique utilisable pour répondre à la demande lors de pics de consommation.

Aussi appelées centrales de haute chute, ces installations sont généralement placées en hautes ou moyennes montagnes.

Types de centrales	Durée de remplissage du réservoir	Durée d’accumulation
Centrales éclusées	Moins de 400h	Journalier ou hebdomadaire
Centrales de lac	Plus de 400h	Saisonnière

2. Les centrales maritimes

Près de 90% des 2.400 centrales de France sont installées au fil de l’eau. Généralement petites, elles ne disposent pas de possibilité de stockage et produisent en continu une électricité de base, au gré des débits des cours d’eau.

Puissance installée	Production annuelle moyenne	Pourcentage de la production hydroélectrique
7.600MW	37 TWh	Plus de 50%

3. Les stations de transfert d’énergie par pompage

Les centrales de pompage – turbinage – (STEP) fonctionnent avec deux retenues : en amont et en aval. Pendant les heures creuses, l’eau est pompée de la retenue inférieure vers la retenue supérieure, pour être turbinée dans le sens inverse pendant les heures de pointe.

En France, il est comptabilisé une dizaine d’installations STEP et elles représentent une puissance de 4.500MW.

Fonctionnement des centrales hydroélectriques

L’hydroélectricité est l’énergie produite grâce à la force motrice de l’eau. Cette force dépend soit de la hauteur de la chute d’eau, soit du débit de la rivière.

Fonctionnement d’une centrale hydroélectrique

1. Fonctionnement des barrages de centrales hydroélectriques

Une partie du débit du cours d’eau est dérivée vers la centrale au moyen d’un barrage ou d’une prise d’eau. Elle est ensuite dirigée vers la centrale via un canal d’amenée et/ou une conduite forcée pour les centrales de montagne. 

2. Fonctionnement des turbines de centrales hydroélectriques

L’eau entraîne la rotation de la turbine avant d’être restituée dans le canal de fuite. Une turbine hydraulique couplée à un générateur électrique permet de transformer l’énergie hydraulique de l’eau en énergie électrique.

3. Fonctionnement des transformateurs de centrales hydroélectriques

Le générateur, couplé à un transformateur, produit de l’électricité qui est mise en circulation sur le réseau de distribution électrique. Le transformateur augmente la tension du courant que l’alternateur produit pour permettre sa transportation dans les lignes à haute et très haute tension.

Qui sont les producteurs d’hydroélectricité ?

Avec environ 25.7GW installés en France, le pays dispose de l’un des plus grands parcs hydroélectriques d’Europe. Il se compose de 2.400 centrales hydroélectriques, dont environ 2.300 petites centrales (d’une puissance <10MW) détenues par des producteurs autonomes, EDF et Engie.

Engie, deuxième producteur national, produit 25% de l’hydroélectricité en France et comporte deux filiales :

1. Compagnie Nationale du Rhône (CNR) : qui exploite principalement des centrales au fil de l’eau sur le Rhône
2. Société Hydro Electrique du Midi (SHEM) : qui exploite principalement des centrales de réservoir dans les Pyrénées, sur le Lot et la Dordogne.

Qui sont les utilisateurs de l’hydroélectricité ?

L’hydraulique couvre 12.4% de l’électricité consommée ces dernières années. Les trois plus grandes régions hydroélectriques sont les suivantes.

Régions	Pourcentage puissance installée	Production annuelle	Couverture de la consommation
Auvergne – Rhône-Alpes	45 % (11.452MW)	25.900GWh	39.3%
Occitanie	21% (5.283MW)	9.237GWh	24.3%
Provence – Alpes-Côte d’Azur	> 12% (3.273MW)	8.890GWh	21.6%

Les régions possédant des parcs peu développés ont des caractéristiques peu propices à l’implantation de centrales hydroélectriques (densité urbaine, absence de massif montagneux, cours d’eau). Ainsi les régions Hauts-de-France, Île-de-France et Pays de la Loire représentent 0.1 du parc national.

Avantages et inconvénients de l’hydroélectricité

Alternatives à l’hydroélectricité

Que ce soit dans le secteur des transports, dans l’industrie ou pour la production d’électricité, la France utilise plusieurs sources d’énergie, comme le nucléaire, le pétrole (énergie fossile) ou les énergies renouvelables. C’est ce qu’on appelle le mix énergétique.

La consommation primaire de la France s’élève à 2.571TWh. Le bouquet énergétique primaire réel de la France se compose de : 40% de nucléaire, 28% de pétrole, 16% de gaz naturels, 14% d’énergies renouvelables et 2% de charbon.

Le bois-énergie demeure la première source d’énergie renouvelable consommée en France, loin devant l’électricité d’origine hydraulique. Son principal usage est le chauffage.

En ce qui concerne la production d’électricité en France, différentes sources d’énergie sont utilisées : le nucléaire, les énergies renouvelables et les énergies fossiles : c’est ce qu’on appelle le mix électrique.

L’hydroélectricité compte un parc installé de 25.732MW, pour une production hydraulique de 65.1TWh. La filière hydroélectrique a produit 58.4TWh d’électricité renouvelable, ce qui représente une diminution de 4.5% par rapport aux années précédentes.

1. L’hydroélectricité comparée aux autres énergies renouvelables

Ce sont les filières éolienne et solaire qui contribuent le plus à la croissance des énergies renouvelables électriques. La puissance des parcs éoliens et solaires atteint plus de 31.8GW. Avec plus de 25.7GW installés en France, la filière hydraulique demeure stable.

Toutes filières confondues, la croissance du parc de production d’énergies renouvelables atteint 1.084MW, ce qui porte sa puissance à plus de 59.7GW.

Contrairement à l’éolien et au solaire qui sont des énergies intermittentes, l’hydraulique dispose de retenues d’eau importantes qui permettent de constituer un stock d’électricité et de répondre à la demande, notamment en cas de pics de consommation.

Énergie – Provenance	Coût de production	Durée de vie	Conséquences
Solaire – soleil	74€/MWh	20 ans	Énergie intermittente
Hydroélectrique – eau	15 à 20€/MWh	55 ans	Déboisage, dérèglement de l’équilibre écosystème
Éolienne – vent	57€/MWh (terre) et 145€/MWh (mer)	25 ans	Nuisance sonore et visuelle
Biomasse – animal, végétal	130€/MWh	–	Rejet de CO2
Géothermique – sous-sol	< 40€/MWh	60 ans	Produit plus de gaz à effet de serre

2. L’hydroélectricité et les énergies non renouvelables

L’énergie électrique produite par le nucléaire

L’énergie nucléaire, aussi appelée énergie atomique, est produite à partir de la fission d’atomes d’uranium. Ce procédé entraîne un dégagement de chaleur permettant de chauffer de l’eau et de générer de la vapeur. Celle-ci fait tourner des turbines qui produisent de l’électricité.

La France compte 18 centrales nucléaires en exploitation sur son territoire. Elle regroupe un total de 56 réacteurs. L’objectif du gouvernement est de réduire la part de nucléaire dans le mix électrique à 50%.

Les énergies fossiles

Les énergies fossiles sont produites à partir de roches formées par la fossilisation de végétaux sous forme de pétrole, de charbon (houille) et de gaz naturel.

Ces formes d’énergies sont non renouvelables, car elles sont consommées beaucoup plus rapidement que le temps nécessaire à leur formation (plusieurs millions d’années). À terme, ces ressources vont donc s’épuiser et il sera nécessaire d’exploiter d’autres formes d’énergie.

Type d’énergie	Caractéristiques	Coût de production	Avantages	Inconvénients
Centrale nucléaire	Principe de la fission des noyaux d’uranium	50€/MWh	Coût limité, produit en grande quantité	Risque de catastrophe en cas d’accident
Centrale thermique (gaz)	Fonctionne au gaz	100€/MWh	–	Réserve non renouvelable, polluante
Centrale fioul	Utilise le fioul	43€/MWh	Dernière centrale arrêtée	Très polluante
Centrale charbon	Utilise le charbon	100€/MWh	–	Très polluante