Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Initiation aux énergies renouvelables dans le cadre du développement durable 8 – L’énergie hydroélectrique 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Définition L’énergie hydraulique est la 1ère des énergies renouvelables pour la production électrique, avec 18 % de la production mondiale. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Définition C’est l’énergie utilisée la première fois à grande échelle. Entre le XIème et le XIXème siècle, une grande partie de l’industrie reposait sur la force motrice de l’eau. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Définition Au milieu du XIXème siècle, la première turbine à eau fut développée. Entre les 2 guerres, 50 barrages ont été construits en France. En 1960, 56 % de l’électricité française était d’origine hydraulique (seulement 12 % aujourd’hui). 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Le cycle de l’eau Le soleil évapore l’eau de la mer. Le vent pousse les nuages vers la terre. Les pluies alimentent directement les lacs, cours d’eau et nappes souterraines (ou indirectement par la fonte des neiges et les glaciers). L’eau retourne enfin à la mer : le cycle s’achève. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

L’alimentation en eau des turbines Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 L’alimentation en eau des turbines L’eau est parfois déplacée vers les turbines hydroélectriques à l’aide de tuyaux au lieu d’un barrage. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Les différents usages des barrages Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Les différents usages des barrages Les barrages du monde entier ont différents usages : Irrigation des cultures (en région aride ou semi-aride) Alimentation en eau des hommes et des animaux, des entreprises Rétention des crues et des sédiments Production de l’énergie électrique Régulation des voies navigables (écluses) Flottage du bois coupé Alimentation en eau de refroidissement (centrales thermiques) Pisciculture (ou élevage d’espèces animales ou végétales) Création de paysages, de zones de repos, de centre sportif Dépôt de stériles miniers ou de gravières 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Stockage de l’eau Une centrale hydroélectrique est associée à un stockage d’eau (et donc de l’énergie), réalisée le plus souvent par un barrage. Zone de retenue ou bassin d’accumulation Ouvrage de retenue ou barrage 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Types de barrage Il existe plusieurs types de barrages : Les barrages à contrefort reportent la pression de l’eau sur le sol. Les barrages poids sont les plus anciens et les plus répandus. En terre ou en béton, ils opposent leur masse à la poussée de l’eau. Les barrages voûte en forme d’arc de cercle reprennent le principe de la voûte romaine, repoussant sur les berges la poussée de l’eau. Les digues à noyau central. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Calcul de la puissance hydroélectrique Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Calcul de la puissance hydroélectrique Sur la distance entre le barrage et la centrale, l’eau passe dans une conduite forcée. Cette conduite permet d’avoir la centrale à une altitude beaucoup plus basse que le barrage. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Calcul de la puissance hydroélectrique Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Calcul de la puissance hydroélectrique Plus cette différence de hauteur est élevée, plus la pression de l’eau à la centrale sera grande et plus la quantité d’énergie sera importante. Hauteur en m Constante - gravité Puissance mesurée en kW Débit moyen m3/s Coef. d’efficacité La quantité d’énergie produite par une chute peut se calculer avec la formule ci-dessus. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Calcul de la puissance hydroélectrique Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Calcul de la puissance hydroélectrique On constate que la hauteur de chute est aussi importante que le débit. Par exemple une chute de 10 mètres et d’un débit de 5 m3/s délivre la même puissance qu’une chute de 1 m et d’un débit de 50 m3/s. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Fonctionnement de la turbine Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Fonctionnement de la turbine L’eau, à la sortie de la conduite forcée, fait alors tourner la turbine. Lignes haute tension Réservoir Transformateur Centrale électrique Générateur Évacuation de l’eau Turbine Canal d’écoulement de l’eau 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Fonctionnement de la turbine Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Fonctionnement de la turbine Il existe 4 types de turbine : La turbine Kaplan : adaptée pour les faibles chutes (moins de 10 m) et les débits importants ; elle est similaire à une hélice de bateau. Les pales sont orientables, afin d’ajuster la vitesse de rotation à la turbine. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Fonctionnement de la turbine Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Fonctionnement de la turbine Il existe 4 types de turbine : La turbine Pelton : adaptée pour les faibles débits et les hautes chutes (10 à 500 m). Elle est constituée d’augets en forme de cuillères qui sont placées autour de la roue et reçoivent l’eau sous très haute pression par l’intermédiaire d’injecteurs. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Fonctionnement de la turbine Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Fonctionnement de la turbine Il existe 4 types de turbine : La turbine Francis : adaptée aux moyennes chutes (10 à 100 m) et les débits moyens. L’eau entre par la périphérie, glisse sur les pales et s’évacue en son centre. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Fonctionnement de la turbine Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Fonctionnement de la turbine Il existe 4 types de turbine : La turbine Crossflow (ou Banki-Mitchell) : de construction simple, elle possède un bon rendement. Elle est actuellement peu utilisée. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Conversion de l’énergie Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Conversion de l’énergie La turbine permet la conversion de l’énergie hydraulique en énergie mécanique, puis électrique. Énergie hydraulique Énergie mécanique Énergie électrique Un rotor d’un alternateur est mis en action ; il convertit l’énergie mécanique en énergie électrique ; le transformateur élève la tension pour réduire les pertes sur le réseau. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 La petite hydraulique Les grands barrages électriques de haute montagne ou sur les grands fleuves ne sont pas les seuls représentants de l’énergie hydroélectrique ! En France, 3000 petites centrales électriques de petite hydraulique (d’une puissance inférieure à 10 MW) produisent 7 TWh/an, soit 10 % de la production hydroélectrique française. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 La petite hydraulique Les petites centrales électriques, exploitées par EDF ou par des privés, représentent plus de 2000 MW, soit 2 fois la puissance d’un réacteur nucléaire. 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 La petite hydraulique On distingue 3 types de petites centrales, selon la puissance installée : La petite centrale - puissance comprise entre 5 et 10 MW La microcentrale - puissance comprise entre 100 kW et 5 MW La pico centrale - puissance inférieure à 100 MW production à partir de 2 bars à partir d’un tuyau de 25 mm, avec une génératrice de 500 W « IREM » 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Bilan environnemental Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Bilan environnemental Ces petites unités ont l’avantage : De pouvoir apporter de l’électricité dans des endroits reculés D’éviter le rejet de gaz à effet de serre De maintenir une activité économique dans les zones rurales D’employer 3000 personnes en France De ne pas impacter sur l’environnement (pas de retenue d’eau) 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Bilan environnemental Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Bilan environnemental Contraintes exigées par la loi : Prévoir des passes à poissons Conserver 10 % au moins du débit dans le lit de la rivière Intégrer les bâtiments forcées dans le paysage Enterrer les conduites forcées 8_l'énergie hydroélectrique.ppt

Développement durable Version 2.1 - janvier 2006 Bilan économique Le coût de l’installation dépend beaucoup du site ; mais il existe beaucoup de contraintes pour créer une production hydroélectrique sur un cours d’eau, ou pour réhabiliter une installation existante. Possibilité d’aides de 20 à 30 % de l’installation Budget de maintenance conséquent (entretien mécanique et hydraulique) 8_l'énergie hydroélectrique.ppt