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Les barrages hydroélectriques en France

Les barrages hydroélectriques constituent en France une source de production incontournable. Elle se situe juste derrière le nucléaire, mais en termes de source d’électricité renouvelable, elle occupe le premier rang. Tout au long du XXème siècle, notre pays s’est développé sur le plan de l’hydroélectricité, au point de figurer aujourd’hui à la troisième place au niveau européen, et à la dixième sur le plan mondial. 

Les avantages liés aux barrages hydroélectriques sont indéniables. Le premier d’entre eux est que l’eau nécessaire à la production d’électricité est une énergie renouvelable : le fait de l’utiliser ne diminue donc pas les réserves que nous possédons. Le stockage de l’eau, précisément grâce aux barrages hydroélectriques, permet de répondre rapidement à certains pics de consommation et de satisfaire la demande.

Cette réserve peut également être utile pour irriguer les terres lors d’intenses périodes de sécheresse. Enfin, ces barrages peuvent réguler le niveau des rivières, en stockant l’eau en cas de crues (protégeant ainsi récoltes et habitations) ou au contraire en la relâchant quand le besoin s’en fait sentir.

Le fonctionnement d'un barrage et d'une centrale hydroélectrique

Pour pouvoir produire de l’électricité, le barrage doit être placé sur un cours d’eau. Une usine, placée en contrebas, joue également un rôle prépondérant. Voici les différentes étapes qui permettent à ces deux entités de remplir leur rôle.

  1. Le stockage de l’eau
    Le but du barrage hydroélectrique est de stopper l’écoulement d’un torrent ou d’une rivière. Ainsi, ce sont des quantités très importantes d’eau qui s’accumulent. La réserve d’eau forme un lac artificiel, ou lac de retenue.

  2. Le transfert de l’eau
    Des tuyaux spéciaux, que l’on nomme conduites forcées, relient le lac de retenue à l’usine hydroélectrique. Lorsque les vannes s’ouvrent, l’eau s’engouffre dans ces conduites en direction de l’usine grâce à la différence de niveau.
    Dans l’immense majorité des cas, les centrales sont automatisées : les vannes s’ouvrent selon un programme défini à l’avance, conçu selon les demandes attendues en électricité.

  3. Le rôle capital des turbines
    Lorsque l’eau parvient dans la centrale, sa motricité déclenche la mise en route des turbines. Plus le débit de l’eau est important, plus ces turbines fonctionnent à plein régime, et plus la production est importante.
    L’énergie fournie par la turbine permet à l’alternateur de produire un courant électrique alternatif.

  4. Le retour de l’eau
    L’eau qui est passée par les turbines, après avoir perdu de sa puissance, retourne dans la rivière par un conduit spécialement prévu, appelé canal de fuite.

  5. Le rôle du transformateur
    Celui-ci augmente la tension du courant, afin qu’il puisse être transporté efficacement. Ce sont les lignes à très haute tension ou haute tension qui remplissent ce rôle.
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Je fais une estimation

Hydroélectricité en France : quelques chiffres clés (1)

On dénombre en France environ 2500 installations hydrauliques. L’immense majorité d’entre elles (plus de 2200) concernent la “petite” hydroélectricité : ces centrales ont une puissance inférieure à 10 mégawatts et assurent 10% de la production électrique nationale.

Généralement, les installations concernées sont placées au fil de l’eau : il peut exister un barrage, mais celui-ci ne sert généralement pas à stocker de l’eau mais à créer un dénivelé, afin d’accélérer le débit naturel. 

A côté des installations “au fil de l’eau”, on trouve en France d’autres types d’installations hydroélectriques : 

  • Les installations éclusées possèdent une capacité de stockage réduite. Ainsi, leur production se module sur de courtes périodes, comme une journée ou tout au plus une semaine. L’eau retenue est turbinée au moment voulu pour répondre aux hausses de consommation.
  • Les “centrales de lac” utilisent des barrages de grande dimension, généralement dans des zones de moyenne ou haute montagne. Elles peuvent répondre rapidement à des pics de consommation.
  • Les STEP (Stations de transfert d’énergie par pompage) ont un rôle spécifique, qui consiste à pomper l’eau vers un réservoir quand la consommation est faible, pour ensuite les turbiner lors de périodes de forte demande.

Capacités de production

Naturellement, les capacités de production diffèrent selon les installations (2)

 Puissance installée en GWProduction totale en TWh
Centrales au fil de l’eau6,730
Centrales éclusées4,110
Centrales de lac10,315
STEP4,64

 

La production hydroélectrique effective varie chaque année selon les conditions naturelles. Ainsi, elle était en France de 50,3 TWh en 2011, de 75,7 TWh en 2013 et de 62,5 TWh en 2021, ce qui équivalait à 12% de la production française sur l’année.

La production d'énergie hydraulique selon les régions

Les grandes régions hydroélectriques françaises sont logiquement celles qui se trouvent à proximité de nos deux principaux massifs montagneux, les Alpes et les Pyrénées. 

Ainsi, en 2021, la région Auvergne-Rhône-Alpes représentait 46% de la puissance hydraulique nationale, contre 21% pour la région Occitanie et 12% pour la Provence-Alpes Côte d’Azur. Inversement, les Hauts-de-France, les Pays de la Loire ou la Normandie ne représentent qu’une très petite part de la production française.

Questions fréquemment posées

Comment fonctionne un barrage hydroélectrique ?

Un barrage hydroélectrique a pour fonction de stocker de l’eau, en étant placé dans un cours d’eau naturel. Le lac artificiel ainsi formé est relié par des conduits spéciaux à une usine, située en contrebas. Lorsque les vannes s’ouvrent, l’eau s’écoule naturellement vers la centrale. Son arrivée déclenche la mise en route de turbines, qui vont produire de l’énergie. Le rôle de l’alternateur est alors de transformer cette énergie mécanique en énergie électrique.

Quel est l'intérêt de construire un barrage hydroélectrique ?

L’intérêt de construire un barrage hydroélectrique est qu’il permet de stocker d’immenses quantités d’eau. Le lac de retenue peut ainsi alimenter une usine située en aval, qui est en charge de la production électrique proprement dite. L’ouverture des vannes, qui lance le processus de production, est en général automatisée et s’adapte aux habitudes de consommation. Mais le grand avantage des barrages est de s’adapter en fonction des besoins et de pouvoir répondre rapidement, en seulement quelques minutes, à des variations de la demande ou à des pics de consommation importants.

Quels sont les 3 types de centrales ou usines hydrauliques ?

Il existe en France trois installations hydrauliques distinctes. Les installations “de lac” sont situées en haute montagne, avec un dénivelé très important (la hauteur de chute est supérieure à 300m). Le lac est alimenté par les cours d’eau et la fonte des neiges. On trouve les installations “éclusées” en moyenne montagne. Le dénivelé est compris entre 30 et 300 mètres. 
Enfin, les centrales “au fil de l’eau” se trouvent sur les fleuves ou les grandes rivières. Ici, le débit est très fort mais le dénivelé très faible (inférieur à trente mètres). Dans ce cas, il n’y a pas nécessairement de barrage et l’électricité est produite en temps réel.

Quels sont les barrages hydroélectriques ?

Les plus grands barrages de France métropolitaine fournissent à eux seuls environ 15% de l’électricité nationale. On compte en revanche 447 barrages sur le territoire, de tailles très disparates. Le barrage de Grand’Maison, en Isère, est de loin le plus puissant de France : il peut fournir 1820 MW en seulement trois minutes. Il a une contenance de 137 millions de m3 d’eau. Le barrage de Montézic, dans l’Aveyron, a une longueur de 820m et affiche une capacité de 910 MW. Enfin, le barrage Marquisades et Whitaker complète le podium. Cette installation située dans les Ardennes possède une puissance installée de 800 MW.

A quoi sert un barrage d'eau ?

Le but principal d’un barrage est de stocker de l’eau afin de produire de l’électricité. Cela est rendu possible par la présence d’une centrale hydroélectrique située en contrebas. Mais un barrage peut remplir d’autres fonctions, comme le stockage de l’eau potable ou l’irrigation des terres agricoles en cas de sécheresse prolongée. Lorsqu’une zone est touchée par des incendies, un barrage constitue également une source de ravitaillement bienvenue pour les canadairs.

(1) https://www.france-hydro-electricite.fr/

(2) https://www.ecologie.gouv.fr/

(3) https://www.connaissancedesenergies.org/

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