La dernière fois que vous avez marché le long d’une rivière ou nagé dans un lac, vous n’avez probablement pas pensé qu’il s’agissait de l’une des plus anciennes sources de production d’électricité au monde. La production d’hydroélectricité – l’énergie créée par l’eau qui coule – remonte au 4e siècle avant Jésus-Christ et représente la plus grande partie de la production de sources d’énergie renouvelables dans le monde.
Pourtant, elle est souvent exclue des conversations politiques et des appels à l’action visant à accroître la dépendance aux sources d’énergie propres en réponse au changement climatique. Nous avons examiné ce qui différencie l’hydroélectricité des autres sources d’énergie propre, comme le solaire ou l’éolien ; ses avantages et ses inconvénients et la technologie courante utilisée pour produire de l’hydroélectricité aujourd’hui.
Qu’est-ce que l’hydroélectricité ?
Comme mentionné précédemment, l’hydroélectricité fait référence au processus de capture du flux d’eau en aval et à sa conversion en électricité. Comme l’électricité est produite à partir de l’eau, les centrales hydroélectriques se trouvent généralement à proximité d’une source d’eau, comme une rivière. Naturellement, plus l’eau s’écoule rapidement et plus le volume d’eau est important, plus une centrale hydroélectrique est capable de produire de l’électricité.
Bien que les centrales hydroélectriques varient en fonction du type, de la taille et de la technologie, la plupart des centrales hydroélectriques sont créées en suivant plus ou moins la même procédure :
- L’écoulement de l’eau est coordonné dans une turbine hydraulique.
- Le volume du débit d’eau et le changement d’élévation influencent la turbine pour qu’elle tourne
- Lorsque la turbine tourne, le générateur associé produit de l’énergie
En raison de la nature autorenouvelable et abondante de l’eau de surface, l’hydroélectricité tombe dans le seau des sources d’énergie propres, avec l’énergie produite à partir du soleil ou du vent. Au Canada, c’est la raison pour laquelle les systèmes électriques du pays sont souvent qualifiés comme étant l’un des plus propres au monde.
Cependant, la production hydroélectrique comporte des inconvénients, expliquant en partie pourquoi l’hydroélectricité génère un peu de controverse quant à son statut de source d’énergie propre. Plus l’installation de barrage est grande, plus elle produit d’électricité, mais cela a un coût. La construction d’un barrage sur une rivière perturbe les habitats de la faune et de la flore, bloque les poissons migrateurs et, au fil des ans, peut réduire les populations de poissons. Par conséquent, la plupart des États américains hésitent à compter l’hydroélectricité dans les mandats d’énergie renouvelable de l’État, laissant l’hydroélectricité en marge des conversations sur le changement climatique, bien qu’elle soit produite à partir d’une source renouvelable.
A l’échelle mondiale, l’hydroélectricité est la principale source renouvelable de production d’électricité, fournissant près des trois quarts de toute l’électricité renouvelable. Rien qu’aux États-Unis, elle est responsable de 6,6 % de la production d’énergie à l’échelle des services publics et de la deuxième production d’énergie renouvelable la plus élevée (elle n’a été dépassée que récemment par l’électricité produite par le vent).
La plus grande centrale hydroélectrique américaine se trouve au barrage de Grand Coulee sur le fleuve Columbia, dans l’État de Washington, un État qui tire environ deux tiers de son électricité de l’hydroélectricité.
D’où vient l’électricité ?
Donc, revenons un peu en arrière et essayons de comprendre la » revendication de renouvelabilité » derrière la production d’hydroélectricité. L’eau de surface de la terre est-elle auto-renouvelable ? D’où vient-elle et en existe-t-il une quantité infinie ?
Pour comprendre l’hydroélectricité, nous devons (brièvement) revisiter les leçons de géographie de cinquième année pour nous rappeler quelque chose appelé le cycle de l’eau :
- Lorsque le soleil brille à la surface de la terre, il provoque l’évaporation de l’eau des rivières, des lacs et des océans.
- L’eau évaporée (vapeur) se condense en nuages et tombe sous forme de pluie et de neige.
- Les gouttes de pluie et les flocons de neige sont capturés dans les ruisseaux et les rivières, qui se jettent dans les océans et les lacs et ainsi le cycle recommence
En raison de leur caractère autorépétitif, les eaux de surface sont considérées comme l’une des sources d’énergie renouvelables de la planète. Plus les précipitations (pluie et neige) sont collectées dans les rivières et les cours d’eau, plus il y a d’eau disponible pour la production d’hydroélectricité.
Quels types de technologie hydroélectrique existent?
L’idée de base de la production d’hydroélectricité est d’utiliser la force de l’eau courante pour créer de l’énergie cinétique, mais il y a en effet plus d’une façon d’obtenir cet effet. La majorité des centrales hydroélectriques s’appuient sur la construction de barrages pour retenir l’eau et la libérer en ouvrant les vannes.
Regardons les types de technologie les plus courants qu’il existe aujourd’hui :
La retenue – La technologie que vous avez très probablement déjà vue est celle des installations de retenue. Ces grands systèmes utilisent un barrage pour stocker l’eau de la rivière dans un réservoir et la libérer (en fonction du besoin en énergie) pour qu’elle traverse une turbine et la fasse tourner. La turbine est reliée à un générateur, via lequel l’énergie est ensuite injectée dans le réseau électrique.
Le stockage par pompage – Cette technologie est composée de deux réservoirs, l’un à une altitude supérieure au second. L’eau est pompée et maintenue dans le réservoir élevé et lorsque la demande d’électricité (et le prix de l’électricité) est élevée, l’eau est libérée en aval, faisant tourner les turbines situées dans le réservoir de niveau inférieur.
Installations au fil de l’eau – La plus naturelle des centrales hydroélectriques, les installations au fil de l’eau produisent de l’électricité à partir de l’eau qui s’écoule naturellement (comme une rivière) sans barrage. L’inconvénient de ce système est l’absence de stockage et l’intermittence de l’énergie produite, puisque le système doit compter sur le débit saisonnier des rivières. Les avantages sont nombreux et durs – l’absence de grands barrages rend les installations au fil de l’eau moins chères, plus rapides à construire et plus respectueuses de l’environnement.
Avantages & Inconvénients de l’hydroélectricité
La production d’hydroélectricité est-elle bonne ou mauvaise pour l’environnement ? La réponse philosophique est que cela dépend. Bien qu’elle soit largement considérée comme une ressource énergétique renouvelable qui fournit au monde une énergie fiable et bon marché et un stockage, il n’y a peut-être pas beaucoup de raisons de célébrer les systèmes hydroélectriques, lorsqu’il s’agit de préserver l’environnement. Faisons le point sur la question.
Avantages de la production d’énergie hydroélectrique
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Source d’énergie propre -. Malgré la controverse, le fait indiscutable est que l’eau est une source d’énergie renouvelable (grâce au cycle de l’eau décrit ci-dessus). Aucun combustible n’est brûlé et aucune émission directe de carbone n’est libérée dans l’atmosphère lors de la production d’hydroélectricité, ce qui en fait une alternative beaucoup plus écologique que le charbon ou le gaz naturel.
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Gestion/contrôle local – L’avantage souvent oublié de la production hydroélectrique est que, comme l’eau ne se porte généralement pas bien lorsqu’elle voyage sur de très longues distances, l’hydroélectricité est souvent consommée dans l’État ou le territoire où elle est produite. La dépendance à l’égard des sources de carburant internationales est réduite et remplacée par un contrôle accru au niveau local. |
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Flexibilité – Un avantage majeur de l’hydroélectricité par rapport au solaire est sa caractéristique de flexibilité – s’il y a un surplus d’énergie dans le réseau, l’eau peut facilement être accumulée et stockée pour une utilisation ultérieure. Elle est également disponible à tout moment et est souvent utilisée pour combler l’écart dans la demande d’énergie renouvelable lorsque le soleil ne brille pas ou que le vent ne souffle pas. |
Inconvénients de la production d’énergie hydroélectrique
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Impact sur les communautés locales & habitat naturel -. Les barrages hydroélectriques à grande échelle bloquent le passage des poissons migrateurs et peuvent causer des dommages permanents aux poissons et aux autres espèces sauvages, perturber les écosystèmes fluviaux et les communautés environnantes et chasser ses habitants. |
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L’hydroélectricité n’est pas sans émission – Même la promesse d’une électricité sans carbone grâce à l’hydroélectricité a été mise à mal. Le pourrissement de la végétation dans les réservoirs artificiels entraîne la libération de bulles de méthane, ce qui représente environ 1,3 % des émissions mondiales causées par l’homme. Le méthane reste dans l’atmosphère beaucoup moins longtemps que le dioxyde de carbone ; cependant, sa contribution au réchauffement climatique est triple de celle du CO2. |
Ne l’endiguez pas encore – L’avenir de l’hydroélectricité
Malgré ses inconvénients environnementaux, l’hydroélectricité devrait continuer à jouer un rôle essentiel dans la décarbonisation du système électrique. Après tout, aux États-Unis seulement, la technologie est responsable de :
- 7 % de la production d’électricité du pays
- 97 % de tout le stockage d’énergie
- Approximativement 300 000 emplois américains
En 2016, le ministère de l’Énergie des États-Unis a publié un rapport qui peint l’avenir de la production d’hydroélectricité à plus du double d’ici 2050. Comme il est clair que la technologie ne va nulle part, une quantité importante d’efforts est déployée pour la rendre plus intelligente, plus sûre et plus efficace. Cela comprend la construction de nouveaux barrages respectueux des poissons, la mise en œuvre de normes environnementales plus strictes et l’amélioration des centrales existantes afin d’éviter la construction de nouveaux barrages.
Comme beaucoup d’autres secteurs, l’industrie hydroélectrique bénéficiera également des nouvelles technologies émergentes, telles que l’Internet des objets (IoT) ou l’apprentissage automatique. Un exemple est le projet Wireless Sensors for Hydro Monitoring (WISY) testé par une entreprise italienne Enel Green Power (EGP) Ces capteurs sans fil sont capables de collecter, d’analyser et de transmettre toutes les informations sur l’état d’une centrale hydroélectrique en temps réel, ce qui améliore considérablement ses performances. D’autres entreprises, comme Smart Hydro Power en Allemagne, sont à l’avant-garde des nouvelles technologies de turbines qui produisent de l’électricité sans perturber le débit de la rivière. Espérons que beaucoup d’autres sont en route.
Enfin, l’hydroélectricité est-elle une énergie renouvelable ou non renouvelable ? Bien que l’eau soit une ressource qui se reconstitue d’elle-même, la technologie chargée de la convertir en énergie n’est pas sans conséquences sur l’environnement – la perturbation de l’habitat des poissons et les émissions de méthane étant parmi les plus graves. Cependant, tout comme l’écriture des lettres a évolué vers les machines à écrire et finalement vers l’informatique numérique toute puissante, on peut espérer que la technologie hydroélectrique vieille de plusieurs siècles finira par évoluer elle aussi – et continuera à jouer un rôle clé dans la transition vers un monde entièrement renouvelable.
Mise à jour le 06-12-20
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