Saviez-vous que grâce aux centrales électriques, l’hydroélectricité est la première source d’énergie renouvelable ? Oui oui, c’est le ministre de la Transition écologique qui le dit ! En 2020, la couverture de la consommation était assurée à 14% par l’hydroélectricité. Elle joue de plus un rôle essentiel lors des pointes de consommation du fait de la flexibilité d’une grande partie des installations. C’est donc un élément clé du système électrique français.
Youpi !! Le bémol à toute cette histoire ? C’est que l’hydroélectricité est quand même bien dépendante de son élément clé : l’eau. Il y a des années où la pluviométrie bat des records pour le plus grand bonheur des grenouilles, tandis que d’autres années, c’est la sécheresse complète. Alors, où faut-il aller pour construire une centrale hydraulique qui turbine ? S’il y avait un lieu idéal, on le saurait : tout dépend du cours d’eau qui alimente la centrale hydraulique, de la hauteur de la chute et de la nature du barrage hydraulique. Il en existe dis donc, des critères pour installer une centrale hydraulique. Est-ce que cela signifie qu’il existe différents types de centrales hydrauliques ? Vous avez tout compris ! En avant !
Les centrales au fil de l’eau ou de basse chute
« Au fil de l’eau », comme un air de poésie. On entendrait presque le « ploc ploc » des gouttes de la centrale hydraulique qui s’égouttent… Dans un vocabulaire plus technique, « au fil de l’eau » signifie que l’eau est amenée au fur et à mesure de son écoulement du barrage hydraulique à la centrale hydraulique, avec un fort débit. Située sur des cours d’eau, comme sur un fleuve ou rivière, son dénivelé est très faible. La chute de l’eau n’excède pas 30 mètres, c’est pourquoi ce type de centrale est également appelée centrale hydraulique à basse chute.
Ici, le barrage sert de dérivateur pour l’eau de la rivière, afin qu’elle soit amenée vers la chute, puis la centrale. L’eau n’est pas stockée, elle s’écoule directement dans la turbine : l’électricité est produite au fur et à mesure. Ici, on ne gère pas la production d’électricité selon les besoins des consommateurs : c’est du direct ! Et il y en a beaucoup des centrales hydrauliques au fil de l’eau en France ? Énormément ! Le parc hydraulique français compte plus de 2 500 installations, dont plus de 90 % sont des centrales au fil de l’eau (selon France hydro électricité), pour une puissance installée totale de 8500 MW.
Il en existe bien sûr de très grandes et très puissantes, principalement une vingtaine sur le Rhône et le Rhin représentant 6500 MW. Pourtant on compte aussi des petites centrales hydrauliques. Qui sont-elles ? Leur puissance ne dépasse pas les 10 MW. Cela ne les empêche pas d’avoir le même fonctionnement que les centrales au fil de l’eau : un petit barrage, qui ne stocke pas l’eau leur permet de créer un dénivelé et assurer une chute. Au total, environ 10% de l’énergie hydraulique française est fournie par 2 200 petites centrales hydrauliques, pour un total de 2000 MW installés en France. L’avantage, c’est qu’on a l’assurance de produire une énergie verte et 100% locale ! Les PCH sont souvent la propriété de petits exploitants.
Impressionnant, non ? Et alors, qu’en est-il pour les autres ?
Les centrales hydrauliques d’éclusée ou de moyenne-chute
Ces centrales, leurs dadas, ceux sont les moyennes montagnes. « Là-haut sur la montagne », comme chantait Joseph Bovet. Qui dit centrale d’éclusée, dit chute moyenne et débit fort. Elles sont dotées d’un réservoir, contrairement aux centrales au fil de l’eau. Leur réservoir n’est pas très grand, elles ont une petite capacité de stockage : jusqu’à 400 heures de production. C’est-à-dire qu’elles peuvent moduler leur production à la journée ou à la semaine. On en dénombre environ 140 en France, avec une puissance installée totale de 4 200 MW. « Basse chute », « moyenne chute »… Et les centrales de haute chute, ça existe ?
Les centrales-lacs ou de haute chute
Les centrales-lacs, elles, voient les choses en grand : haute montage, chute très haute et une grande capacité de stockage. La chute est supérieure à 30 mètres, une véritable attraction de fête foraine. En contrepartie, le débit est assez limité. On ne peut pas tout avoir en même temps !
Concrètement, un barrage hydraulique est installé afin de retenir l’eau : ici, on parle de lac de retenue, alimenté par des sources externes, comme les fleuves, la fonte des neiges et des glaciers. Mmmh, on retrouve un peu le même fonctionnement qu’une centrale à moyenne chute ? La différence, et non des moindres, concerne la capacité de stockage de l’eau : dans la centrale-lac, le stockage est saisonnier et non journalier ou hebdomadaire (> 400h). Nous sommes dans d’autres dimensions. Le réservoir permet donc de réguler la production d’électricité à la saison. Et c’est plutôt pas mal, non ? Grâce à ce type de centrales hydrauliques, votre fournisseur d’électricité peut faire face aux pics de consommation d’électricité en cas de grand froid par exemple. On compte un peu moins d’une centaine de centrales-lacs de 9 200 MW environ. Ça dépote non ?
Les STEP : les stations de transfert d’énergie par pompage
Step by step… Non rien à voir avec le mot anglais. Les STEP, pour « stations de transfert d’énergie par pompage », ne sont pas des centrales hydrauliques comme les autres. Pourtant, sur le même principe, elles produisent de l’électricité hydraulique. Leur particularité ? Elles sont réversibles. Comme les centrales hydrauliques décrites précédemment, elles peuvent utiliser la chute de l’eau d’un bassin en hauteur vers un bassin inférieur pour produire de l’électricité. Mais lors des périodes de faible consommation, elles utilisent l’électricité du réseau (produite par exemple par les éoliennes, le nucléaire…) pour mettre en route une pompe pour remonter l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur... ce qui permet de turbiner à nouveau plus tard. Allez, hop, c’est reparti pour un cycle !
Pour que l’opération soit intéressante, encore faut-il que le coût de pompage en heures creuses soit moins élevé que le prix de vente de l’électricité en période de pointe, en tenant compte des pertes de rendement. Vous avez tout compris ! Les STEP permettent de stocker de l’électricité hydraulique et complémentent les centrales hydrauliques « classiques ». C’est un sacré atout car avec la croissance de la demande en électricité verte, les centrales hydrauliques ont un bel avenir. Oui, l’énergie renouvelable a vraiment la cote !