Dominique Meeùs
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Hydroélectricité

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Un courant d’eau peut mettre une roue en mouvement (roue à aubes, turbine…) Dans le temps, on utilisait directement ce mouvement rotatif dans des moulins ou des usines 34. Le mouvement de la roue entrainée par l’eau était transmis par un réseau d’arbres, de roues et de courroies à des machines tournantes.

Alternateur électrique entraîné par une turbine à eau. Hydroélectrique (http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroelectricity), marées (http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_power) et courants marins (http://en.wikipedia.org/wiki/Marine_current_power).

On cherche à récupérer le mouvement alternatif des vagues (http://en.wikipedia.org/wiki/Wave_power) en le transformant en rotatif, soit par turbines, soit par pistons. Le mouvement rotatif, à son tour, entraine souvent un alternateur. Le mouvement rotatif peut cependant être utilisé localement tel quel, par exemple pour entraîner des pompes.

Les nuances entre hydroélectrique conventionnel et autres sont délicates et il y a beaucoup de recouvrement. Une forme particulière est le pompage pour stocker de l’énergie.

Au fil de l’eau

C’est le cas des anciens moulins sur rivière ou canal.

Le modèle classique (plus loin) est constitué d’un grand réservoir alimenté par des rivières dans une vallée fermée par un haut barrage. Mais il y a diverses autres possibilités, comme d’utiliser le courant de la rivière, avec ou sans bassin de régulation, sans grand barrage et sans grande dénivellation. On parle de Run-of-the-river hydroelectricity (ROR), qui est un concept mal défini, couvrant de nombreuses variantes.

En montagne, on peut alimenter une turbine directement par une rivière canalisée à grande dénivellation avec peu ou pas de retenue d’eau. Cela reste marginal — j’imagine parce qu’on dépend des variations de débit et que, sans retenue, on ne peut pas stocker l’énergie lorsqu’elle n’est pas demandée.

Retenues d’eau

En montagne un barrage peut créer un lac artificiel alimenté par une rivière. La hauteur d’eau peut alimenter à la demande (dans les limites de la capacité du réservoir et du débit des sources d’eau qui l’alimentent) des groupes turbine-alternateur.

Si le bassin assure un grand débit (que le sol, les rivières et le réservoir stabilisent), on peut fournir de l’énergie en continu. Si on dépasse le débit naturel, c’est une source d’énergie de pointe : il faut ensuite attendre. S’il y a un réservoir bas, on peut aussi pomper l’eau vers le réservoir haut lorsqu’on dispose d’électricité en excès. Les groupes turbine-alternateur peuvent être conçus pour être inversés en groupes moteur-pompe. C’est le cas avec les turbines du modèle le plus courant, les turbines Francis. Le stockage d’énergie par pompage est traité dans un article séparé.

Que ce soit en retenue d’eau naturelle ou en pompage, le réservoir haut peut, en principe, être moins haut si le point bas est souterrain ; il s’agit soit de rivières souterraines (eau relâchée), soit de réservoirs souterrains (pompage). La centrale est installée dans un bâtiment souterrain (http://en.wikipedia.org/wiki/Underground_power_station). En surface, on a soit les rivières et leurs retenues, soit un réservoir (pompage).

Usines marémotrices

La centrale de la Rance fonctionne sur le remplissage et le vidage de la baie en amont du barrage. C’est une centrale hydroélectrique à faible différence de hauteur (5 m pour les petites marées, 12 m pour les grandes). Il y a 24 groupes turbine-alternateur de 10 MW. Mais ces 240 MW nominaux n’ont un rendement que très partiel, de 25 %.

Une société imagine pouvoir ancrer par un câble des turbines flottant entre deux eaux : http://www.offshorewind.biz/2012/10/17/eaton-to-develop-underwater-energy-generation-system-for-u-s-navy/, http://www.eaton.com/Eaton/OurCompany/NewsEvents/NewsReleases/PCT_394796, http://www.popsci.com/science/article/2013-05/aqua-turbine.

Notes
34
Minoterie Lambotte, photo :
Dominique Meeùs. Date: 2012-…