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Tout savoir sur le fonctionnement d’un barrage hydraulique

Vous vous êtes sans doute déjà baladé près d’un barrage. Le bruit impressionne, la construction émerveille et le tout nous intrigue. Retenue d’eau, production d’électricité, turbine, chute d’eau… Dis-moi Jamy, à quoi ça sert un barrage hydraulique et comment ça fonctionne ? Eh bien, ce n’est pas très sorcier ! D’ailleurs, l’énergie hydraulique est utilisée depuis des siècles. L’ancêtre du barrage hydraulique, c’est bien sûr le moulin à eau : il fournissait l’énergie nécessaire pour moudre du grain ou puiser l’eau. De l’eau, du vent, de l’énergie… Finalement, la centrale hydraulique n’a rien inventé, elle s’est juste modernisée, non ? Mmmh c’est un peu plus subtil que ça. On vous embarque au cœur d’un barrage hydraulique !

3 mai 2021

Un barrage hydraulique, à quoi ça sert ?

Le barrage hydraulique est construit directement dans l’eau, afin d’utiliser sa force pour créer une source d’énergie renouvelable : elle est transformée en électricité dans une centrale hydraulique, située en contrebas du barrage. L’électricité passe ensuite dans les réseaux et arrive chez nous : les lampes s’allument, les machines tournent et le four cuit… C’est presque magique, c’est électrique ! Grâce au barrage hydraulique, l’électricité hydraulique est née. Et la terre ne peut que mieux s’en porter. Avec l’automatisation des installations hydrauliques, la production d’électricité verte s’adapte aux besoins de nos villes et villages et se met en marche en fonction de la demande.

Le barrage hydraulique est construit en travers d’un cours d’eau afin de la retenir. Véritable énergie verte, l’hydroélectricité fait partie des énergies renouvelables les plus prometteuses. Si vous y réfléchissez bien, il y a fort à parier que vous en avez déjà croisé…

Chute d'eau d'un barrage d'une centrale hydroélectrique

Petit tour de France des barrages hydrauliques

Quittons un instant la théorie pour passer à la pratique. Et si on allait voir ces barrages hydrauliques d’un peu plus près ? C’est parti pour un petit tour hydraulique des plus grands barrages de l’hexagone…

L’énergie hydraulique en France

Selon les données du ministère de la Transition écologique, l’hydroélectricité est la première source d’énergie renouvelable. C’est aussi la deuxième source de production électrique, derrière l’énergie nucléaire. Tout en assurant un taux de couverture de la consommation de 13,5% en 2020, elle représente 20% de la puissance électrique totale installée en France. Le pays ne s’arrête pas là, puisqu’il détient le deuxième parc hydroélectrique d’Europe après la Norvège. Cependant, à cause des variations météorologiques, chaque année ne se ressemble pas. Selon que la pluviométrie est forte ou faible, la quantité d’énergie produite ne sera pas la même. La pluie et l’eau (lacs, torrents, rivières) sont donc un élément déterminant du bon fonctionnement de ces barrages hydrauliques. Un paramètre dont il faut absolument tenir compte pour l’emplacement de ces barrages.

Où peut-on voir un barrage hydraulique ?

Plus de 2500 installations hydrauliques sont présentes en France métropolitaine, toutes tailles et puissances confondues. Vous avez envie de découvrir un barrage hydraulique ? Mettez toutes les chances de votre côté, en vous rendant dans l’une des trois plus grandes régions hydroélectriques françaises… Il y a d’abord la région Auvergne-Rhône-Alpes qui produit 46% de la puissance installée en France. Puis, faites un détour par le quatrième plus haut barrage de France, le Barrage de Roselend, en Savoie. Sa hauteur de 150 mètres et sa longueur de 804 mètres nous donnent l’impression d’être de minuscules fourmis à côté. Changez de région et allez découvrir l’Occitanie qui représente 21% de la puissance hydraulique de France avec le Barrage de Montbel et son lac artificiel de 570 hectares. Vous pourrez y observer des lâchers d’eau qui ont lieu lors de fortes périodes de sécheresse. Finissez votre voyage initiatique dans la belle région Provence-Alpes-Côte d’Azur, où se concentre 12% de la puissance hydraulique française grâce au Barrage de Saint-Cassien, dont l’installation permet de produire annuellement la consommation d’une ville de 20 000 habitants.

Ces gigantesques installations hydrauliques sont réparties sur 250 000 kilomètres de rivières et produisent 90% de l’énergie d’hydroélectricité. Comment ces mastodontes, d’apparence inerte, parviennent-ils à produire tant d’énergie ? C’est le moment d’enfiler sa blouse blanche et d’appeler Jamy… 😉

Comment fonctionne un grand barrage hydraulique ?

Un barrage hydraulique retient l’eau d’une rivière naturelle afin de créer un lac d’accumulation. La force de l’eau accumulée va entrainer une turbine, c’est-à-dire une machine tournante qui produit de l’énergie mécanique. Située dans une centrale hydraulique, la turbine met en mouvement un alternateur qui produit l’électricité. Il y a quatre étapes entre le moment où l’eau s’accumule et celui où l’électricité apparaît.

Étape 1 : l’accumulation d’eau

Véritable ouvrage d’art, le barrage hydraulique est construit à travers un cours d’eau naturel (rivière, fleuve…). Il permet de réguler son débit ou de stocker son eau dans un lac appelé le lac d’accumulation. Véritable cuvette de stockage de l’énergie, le lac d’accumulation s’appuie sur le barrage hydraulique qui lui-même utilisera sa force. Allez, on suit le cours d’eau…

Étape 2 : l’eau se dirige vers la centrale

L’eau retenue est ensuite conduite du barrage hydraulique vers la centrale hydraulique située en contrebas. Grâce à l’ouverture de vannes, l’eau s’engouffre dans les tuyaux métalliques, autrement appelés « conduites forcées ». Bon, tout cela ne nous dit pas quand l’électricité est produite. Patience, comme l’eau, laissez-vous porter…

Étape 3 : Déclenchement de la turbine

On y est ! La force de l’eau qui chute fait tourner la turbine à plein tube. Grâce à ce mouvement, l’alternateur transforme l’énergie mécanique produite par la turbine en électricité. Plus la chute est haute et plus le débit de l’eau est fort, plus la puissance de la centrale est importante. Une logique imparable pour produire de l’hydroélectricité !

Étape 4 : l’adaptation de la tension

Dernière étape : la transformation de l’électricité. Le transformateur élève la tension du courant électrique. Celui-ci sera transporté dans les lignes à haute et très haute tension vers nos jolies maisons. À bientôt chez nous, courant électrique !

Maintenant qu’on a fait le tour du barrage hydraulique, prenons un peu de recul. Il existe une grande variété de barrages : voûte, poids, etc. Selon leur construction, leur localisation et leur intégration à l’environnement local, les barrages hydrauliques n’ont pas le même impact sur la planète. On fait le point !

offre d'énergie renouvelable

Différents types de barrages hydrauliques

L’eau est d’une telle puissance que l’on se demande bien comment ces barrages hydrauliques peuvent tenir. Mouvement et force de l’eau, inertie du barrage hydraulique, tout cela nous évoque nos vieux programmes de physique…  Pour faire simple, retenez que toute la solidité du barrage dépend des éléments sur lesquels ils reposent. Chaque type de barrage hydraulique s’adapte à la géologie des sols sur lequel il est construit.

  • Le barrage voûte est spécialement conçu pour les vallées étroites, ayant des rochers de qualité. Son design courbé permet de fermer la vallée formant un lac et une chute d’eau. Avec sa forme arquée, il est facilement identifiable. Elle est orientée vers le lac afin de concentrer la force de la poussée de l’eau vers les rives rocheuses. Ainsi, la puissance est renvoyée sur les flancs, là où se trouvent les points d’appui du barrage. Attention, les murs naturels doivent être solides, ils sont indispensables pour la structure.
  • Le barrage-poids, imposant par sa masse, il est entièrement conçu en roche, terre et béton, lui-même compacté au rouleau (ou BCR). Grâce à son poids provenant de sa structure en béton armé, il est résistant à la poussée de l’eau. Il n’a qu’un seul et unique soutien : le sol. Celui-ci a donc intérêt à être bougrement solide ! Grâce à la surface plane d’un des murs, l’eau est répartie sur toute la surface. Les larges vallées raffolent de ce type de barrage.
  • Le barrage à contreforts est le moins gourmand des trois car sa construction est celle qui demande le moins de béton. Sa structure est quand même en béton armé ! Des contreforts soutiennent un mur plat, le tout tourné vers le lac d’accumulation : les contreforts sont construits à l’arrière du barrage, ancrés dans un sol rocheux. Les flancs du barrage reposant également sur le sol rocheux, celui-ci doit être résistant à toutes sortes d’intempéries.

Grâce à la puissance de l’eau, à la résistance des barrages et au génie des hommes, l’hydroélectricité, véritable énergie renouvelable, est produite avec très peu de CO₂ émis. Tout semble parfait, presque trop parfait. Y a-t-il tout de même quelques dommages collatéraux à cette « magie hydroélectrique » ?

Barrage hydraulique : une énergie renouvelable ?

L’hydroélectricité fait partie des énergies renouvelables. De l’eau, un barrage, de l’énergie créée à partir de la force d’une chute d’eau… Tout cela paraît vert, on ne peut plus vert. Pourtant, quand on creuse un peu, le barrage hydraulique peut causer quelques dégâts environnementaux. Allons voir ce qui se cache sous le barrage…

Environnement : les dégâts de certains barrages hydrauliques

Les rivages des cours d’eau sont les lieux de prédilection pour l’installation de barrages hydrauliques. Des rivages qui abritent des villages et des plantations. La mise en eau des grands barrages hydrauliques oblige encore trop souvent à déplacer des populations et à noyer de nombreuses terres agricoles. Le plus bel exemple se trouve de l’autre côté du monde : en Chine, lors de l’installation du barrage des Trois Gorges entre 2002 et 2009. Pour sa réalisation, près de deux millions de personnes ont dû tout quitter. En France, c’est le village de Tignes qui a été sacrifié en 1952 pour l’installation du barrage hydraulique le plus haut de France. Ses habitants ont été dispersés dans des villages voisins…

Des dégâts qui ne touchent pas que les populations locales, puisque les écosystèmes situés de part et d’autre des barrages sont eux aussi très perturbés. On y observe une importante migration des espèces aquatiques. Un problème qui persiste malgré l’installation de passes à poisson, dispositifs mis en place pour aider les poissons à franchir les barrages.

Énergie renouvelable : vive les barrages hydrauliques verts !

Alors, pourquoi l’électricité hydraulique est-elle une énergie verte ? Parce qu’elle est « re-nou-ve-lable » ! C’est-à-dire qu’elle est produite en utilisant une source d’énergie inépuisable à échelle du temps humain. En l’occurrence, ici, c’est l’eau qui est utilisée et réutilisée à l’infini.

Comment vous assurer que l’énergie hydraulique que vous utilisez est 100% renouvelable ? Bien sûr, on ne va pas installer un réseau hydraulique spécial pour approvisionner votre unique foyer (le coût écologique et financier serait bien trop élevé), c’est pourquoi un fournisseur d’électricité verte utilisera le système européen des « Garanties d’Origine » : celui-ci permet de garantir que votre consommation annuelle d’électricité a été injectée dans le réseau sous forme d’électricité verte.

Soutenir les petites centrales de production et les petits barrages hydrauliques

Vous pouvez aussi choisir d’opter pour une offre dite « petites centrales de production ». Concrètement cela signifie que votre fournisseur d’énergie travaille avec de petites installations françaises, soucieuses d’être en osmose avec la nature et respectueuses du bon fonctionnement des écosystèmes. La microcentrale hydro-électrique de La Motte, par exemple, apporte une attention toute particulière au maintien de la biodiversité de la rivière et agit pour la préservation de la vie animale et végétale locale, grâce au « débit réservé pour la préservation de la vie aquatique ». Dans ce cas oui, l’énergie est bien 100% renouvelable et 100% fiable ! 

Vous êtes écolo engagé ? Préférez l’électricité verte produite par de petites centrales hydrauliques, à taille humaine. Il en existe une quarantaine en France. À vous de choisir le producteur qui illuminera votre foyer ! 😉

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En résumé :

  • Le barrage hydraulique permet de produire une énergie renouvelable : l’électricité verte ;
  • En France, l’énergie hydraulique représente 20% de la puissance électrique installée ;
  • Les constructions des barrages dépendant de la géologie des lieux : à la nature de décider !

Paré à l’atterrissage ! Votre périple à la découverte des barrages hydrauliques touche à sa fin. Voyez, ils font vraiment partie de notre environnement et donnent de l’espoir pour l’expansion des énergies renouvelables. Et vous, vous passez quand à l’électricité verte ? 😉