L’énergie hydraulique

L’eau en mouvement des fleuves et des rivières contient une grande quantité d’énergie qui est exploitée depuis des temps immémoriaux.

Pendant des siècles, l’évolution des machines hydrauliques s’est déroulée parallèlement à celle de l’histoire de l’humanité. Les Égyptiens, 3000 ans avant JC, semblent avoir été les premiers à exploiter l’énergie de l’eau. Les Romains ont utilisé la roue hydraulique ou le moulin romain. Au Moyen-âge, le fonctionnement a été perfectionné et a permis le développement de l’industrie textile et métallurgique. Les turbines ont été inventées au XIXe siècle. Aujourd’hui, c'est une des énergies renouvelables les plus importantes et efficaces.

Rendement 30%

Rendement 75%

Una centrale mini-hydraulique est constituée par un ensemble d’installations hydrauliques (roue hydraulique ou barrage, canal, conduite forcée, etc.) et d’équipements électromécaniques (turbines, générateurs, système électrique, etc.) nécessaires pour transformer l’énergie de l’eau en énergie électrique. Tout cela, dans le but d’exploiter la chute d’eau à partir d’une certaine hauteur pour la transformer, d’abord en énergie mécanique et ensuite en énergie électrique à travers des générateurs. Quand l’eau traverse la turbine, elle actionne une roue qui fait tourner l’axe auquel elle est couplée.

La quantité d’énergie générée est fonction de la quantité d’eau qui traverse la turbine par unité de temps (débit) et de la différence de niveau entre le point de la prise d’eau et le point du cours d’eau en aval où l’eau est relâchée une fois turbinée (H).

Ainsi, la puissance électrique fournit par une mini-centrale est donnée par :

P = 9,81 ˑ Q ˑ H ˑ ɳ

Où:

• P : Puissance en kW
• Q : Débit de l’eau exprimé en m³/s
• H : Hauteur de chute en mètre
• ɳ : Rendement (turbine, générateur, transformateur)

Les turbines sont conçues pour obtenir le plus grand rendement possible dans chaque emplacement spécifique en fonction du débit d’eau à turbiner et de la chute d’eau disponible. Par conséquent, ce ne sont pas des machines qui se fabriquent en série. Ainsi, il existe des types de turbines qui sont très différents les uns des autres, tant par leurs dimensions et aspect extérieur, que par les divers éléments internes qui les composent. Il convient de distinguer les différents types :

• Pelton (Hautes chutes indépendamment de la variation du débit),
• Francis (Grande variété de chutes et de variations de débit modérées),
• Kaplan (Basses chutes et forts débits).

Le suivant abaque sert à choisir le type de turbine selon le débit et la hauteur de chute hydroélectrique.

La roue est l’élément de la turbine sur lequel le flux d’eau, en passant, fait pression et oblige à tourner l’axe auquel elle couplée et qui, à son tour, entraine le mouvement du générateur électrique. Elle présente une grande variété de formes selon le type de turbine sur lequel elle est montée.

Forme de roue dans les différents types de turbines

L’énergie hydraulique est de loin, l’énergie renouvelable la plus utilisée en raison de ses avantages, surtout quand elle est comparée avec des sources d’énergie fossile et non renouvelables.

• C’est une source d’énergie propre qui utilise l’eau comme «combustible» pour générer de l’électricité. Elle ne consomme pas l’eau qu’elle utilise. L’eau est prise en amont et est rejetée à un niveau inférieur.
• Elle ne génère pas de chaleur ni d’émissions polluantes Par conséquent, elle ne contamine pas l’air (pluie acide, effet de serre, etc.), n’émet pas de déchets dangereux durant la production puisqu’aucune transformation chimique n’est faite.
• C’est une source d’énergie renouvelable et inépuisable puisque son fonctionnement est basé sur le cycle naturel de l’eau.
• Elle est sûre pour tous les êtres vivants.
• Elle a une capacité de production fiable et quand elle est installée au pied des barrages d’approvisionnement en eau destinée à la consommation humaine, le débit et l’énergie fournie sont régularisés.

L’énergie qu’elle génère est respectueuse avec l’environnement et ses impacts sont faibles. Cependant, il faut minimiser ces impacts avec des mesures appropriées (passes à poissons, débits écologiques,…).