Hydro-electriciter Par: Marc Brisson

Les types d’ energies hydro STEP station de transfert d'énergie par pompage Les usines marémotrices A partir des vagues A partir des courants marins Les Barrages

STEP station de transfert d'énergie par pompage Ces centrales possèdent deux bassins un supérieur et un inférieur entre lesquels est placé une machine hydroélectrique réversible : la partie hydraulique peut fonctionner aussi bien en pompe, qu'en turbine et la partie électrique aussi bien en moteur qu'en alternateur (machine synchrone). En mode accumulation la machine utilise le courant fournit pour remonter l'eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur et en mode production la machine convertit l'énergie potentielle gravitationnelle de l'eau en électricité. Le rendement (rapport entre électricité consommé et électricité produite) est de l'ordre de 82%.

Ces centrales ne produisent pas leur énergie uniquement à partir de l'écoulement naturel, mais elles permettent, en mode pompage, de stocker l'énergie produite par d'autres types de centrales lorsque la consommation est basse par exemple la nuit et de la redistribuer, en mode turbinage, lors des pics de consommation. La STEP la plus connue en France se trouve dans la vallée de l'Eau d'Olle (dans les Alpes), et relie le lac du Verney (retenue aval) au barrage de Grand'Maison (retenue amont).

Les usines marémotrices Une usine marémotrice est une centrale hydroélectrique qui utilise l'énergie des marées pour produire de l'électricité. Article

A partir des vagues Le Japon s’est intéressé le premier aux ressources de la houle à partir de 1945, suivi par la Norvège et le Royaume-Uni. Au début du mois d’août 1995, l’Océan Swell Powered Renewable Énergie (OSPREY), la première centrale électrique utilisant l’énergie des vagues, est installée au nord de l’Écosse. Le principe est le suivant: les vagues pénètrent dans une sorte de caisson immergé, ouvert à la base, poussent de l’air dans les turbines qui actionnent les alternateurs génèrant l'électricité. Cette dernière est ensuite transmis par câble sous-marin à la côte, distante d’environ 300 mètres. La centrale avait une puissance de 2 MW. Malheureusement, cet ouvrage, endommagé par les vagues, a été anéanti un mois plus tard par la queue du cyclone Félix. Ses créateurs ne se découragent pas. Une nouvelle machine, moins chère et plus performante, est actuellement mise au point. Elle doit permettre de fournir de l'électricité aux petites îles qui en manquent et, d'alimenter une usine de dessalement de l’eau de mer.

Comment! L'énergie des vagues utilisant la puissance du mouvement des vagues, est une possibilité qui pourrait rapporter beaucoup plus d'énergie que celle des marées. La faisabilité a été étudiée, en particulier en Angleterre : le système couplé à des dispositifs flottants ou des ballons déplacés par des vagues dans une structure en béton en forme d'entonnoir, produirait de l'électricité. Les nombreux problèmes pratiques ont contrarié les différents projets.

Les Barrages Il y a plusieur type de barrage et plusieur grander. Barrage poids Barrage voûte Barrage contrefort ou multivoûte Autre Barrage

Barrage poids Un barrage poids est un barrage dont la propre masse suffit à résister à la pression exercée par l'eau. Ce sont des barrages de formes généralement simples, dont la section s'apparente bien souvent à un triangle rectangle. Ils sont généralement assez épais.

Barrage poids (suite) On compte deux grandes familles de barrages-poids, les barrages poids-béton, et les barrages en remblais (ces derniers n'étant d'ailleurs généralement pas qualifiés de barrage-poids, mais de barrage en remblais).

Barrage poids (suite) Même si les barrages voûtes ou à contrefort nécessitent moins de matériaux que les barrages poids, ces derniers sont encore très utilisés de nos jours. Le barrage-poids en béton est choisi lorsque le rocher du site (vallée, rives) est suffisamment résistant pour supporter un tel ouvrage (sinon, on recourt aux barrages en remblais), et lorsque les conditions pour construire un barrage voûte ne sont pas réunies (cf. ci-dessous). Le choix de la technique est donc d'abord géologique : il faut une assez bonne fondation rocheuse. Mais il faut également disposer des matériaux de construction (granulats, ciment) à proximité. La technologie des barrages-poids a évolué. Jusqu'au début du XXème siècle (1920-1930), les barrages poids étaient construits en maçonnerie (il existe beaucoup de barrages de ce type en France, notamment pour l'alimentation en eau des voies navigables).

Barrage poids (suite) Ensuite, c'est le béton conventionnel qui s'est imposé. Depuis les années 1980, une nouvelle technique s'est substituée au béton conventionnel. Il s'agit du Béton Compacté au Rouleau. C'est un béton (granulats, sable, ciment, eau) avec peu d'eau, qui a une consistance granulaire et pas liquide. Il se met en place comme un remblai, avec des engins de terrassements. L'avantage : beaucoup moins cher que le béton classique. Le barrage de la Grande-Dixence en Suisse est un barrage-poids

Barrage voûte La poussée de l’eau est reportée sur les flancs de la vallée au moyen d'un mur de béton arqué horizontalement, et parfois verticalement (on la qualifie alors de voûte à "double courbure"). La technique de barrage-voûte nécessite une vallée plutôt étroite (même si des barrages voûtes ont été parfois construits dans des vallées assez larges, poussant cette technologie à ses limites) et un bon rocher de fondation. Même lorsque ces conditions sont réunies, le barrage-voûte est aujourd'hui souvent concurrencé par les barrages-poids en béton ou le barrage en enrochements, dont la mise en œuvre peut être davantage mécanisée.

Barrage voûte (suits) Par le peu de matière utilisée, c'est évidemment une technique très satisfaisante économiquement. Cependant, la plus grande catastrophe de barrage vécue en France (Malpasset, au dessus de Fréjus, le 2 décembre 1959) concernait un barrage-voûte en cours de mise en eau ; c'est la fondation (et non pas le barrage lui-même) qui n'a pas supporté les efforts appliqués par la retenue. Avant cet accident (et, pour certains, aujourd'hui encore), la voûte est considérée comme le plus sûr des barrages. Malpasset est le seul cas connu de rupture d'un barrage-voûte. On rencontre aussi des barrages avec plusieurs voûtes comme le barrage de l'Hongrin en Suisse.

Barrage contreforts ou multivoûtes Lorsque les appuis sont trop distants, ou lorsque le matériau local est tellement compact qu'une extraction s'avère presque impossible, la technique du barrage à contreforts permet de réaliser un barrage à grande économie de matériaux. Le mur plat ou multivoûtes (Vézins, Migoëlou ou Bissorte) en béton s’appuie sur des contreforts en béton armé encastrés dans la fondation, qui reportent la poussée de l’eau sur les fondations inférieures et sur les rives.

Barrage en remblais On appelle barrages en remblais tous les barrages constitués d'un matériau meuble, qu'il soit très fin (argile) ou très grossier (enrochements). Cette famille regroupe plusieurs catégories, très différentes. Les différences proviennent des types de matériaux utilisés, et de la méthode employée pour assurer l'étanchéité. Le barrage homogène est un barrage en remblai construit avec un matériau suffisamment étanche (argile, limon). C'est la technique la plus ancienne de barrages en remblai. Le barrage à noyau argileux comporte un noyau central en argile (qui assure l'étanchéité), épaulé par des recharges constituées de matériaux plus perméables. Cette technique possède au moins deux avantages sur les barrage homogène : (1) les matériaux de recharge sont plus résistants que les matériaux argileux, on peut donc construire des talus plus raides et (2) on contrôle mieux les écoulements qui percolent dans le corps du barrage.

Barrage en remblais(suite) Plus récente, la famille des barrages à masque amont. L'étanchéité est assuré par un "masque", construit sur le parement amont du barrage. Ce masque peut être en béton armé (il se construit actuellement de nombreux et très grands barrages en enrochements à masque en béton armé), en béton bitumineux, ou constitué d'une membrane mince (les plus fréquentes : membrane PVC, membrane bitumineuse). Le barrage de Mattmark en Suisse est un exemple de ce type de barrage. En France, le barrage de Serre-Ponçon (deuxième plus grande retenue d'Europe) est un barrage en remblai.

Autre barrage

Conséquences environnementales Un barrage peut empêcher la migration d'espèces aquatiques entre l'amont et l'aval : obligatoire dans certains pays depuis quelques années sur les ouvrages neufs, les échelles à poissons ne sont pas toujours présentes, en particulier pour les ouvrages anciens. De plus, certaines échelles à poissons mal construites peuvent se révéler peu efficaces. L'écosystème d'une zone importante est affecté lors de la mise en place d'un barrage en raison de l'inondation de la zone en amont, de la modification du régime d'écoulement des eaux de la zone en aval et de la modification de la qualité des eaux provoquée par la retenue. Un écosystème naturel et équilibré se reconstitue dans ces zones plus ou moins rapidement (en l'espace d'environ 30 ans, l'écosystème serait recréé à 99 %[réf. nécessaire], ceci incluant les anciennes zones asséchées). Néanmoins, s'il est vrai qu'un écosystème se recrée, il n'est jamais identique à celui d'origine : la disparition des courants en amont, et la très forte diminution du débit en aval, provoque généralement la disparition de certaines espèces autochtones. Au contraire, un lac de barrage peut avoir également des effets positifs : accueil d'oiseaux migrateurs, ou encore, dans certains cas, amélioration des conditions d'écoulement en étiage.

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