Comment fonctionne l’énergie hydraulique ?

En grec ancien, hudraulikos combine les mots hudor (eau) et aülos (tuyau). Ce terme a donné hydraulicus en latin, puis hydraulique en français. Une centrale hydraulique est donc une histoire d’eau et de tuyaux…

De l’antique moulin à l’usine marémotrice

L’antique moulin à eau est l’ancêtre de nos centrales hydrauliques. Il se contentait cependant de convertir l’énergie cinétique, le mouvement de l’eau, en énergie mécanique. La force de l’eau actionnait des roues, des engrenages, puis des scies, des meules… Une technologie efficace, notamment pour transformer le grain en farine,
Aujourd’hui, une centrale hydraulique produit de l’électricité. Il n’en existe pas un, mais plusieurs types. Certaines, dites « au fil de l’eau », sont implantées sur des fleuves, des rivières. L’eau se « contente » de passer à travers la centrale, sans être stockée. Il y a de très grandes installations, mais les plus nombreuses sont modestes.
Des centrales utilisent la force de la mer et des marées pour produire de l’énergie. D’autres exploitent des chutes d’eau, plus ou moins hautes. Celles-ci sont généralement construites en montagne et sont dotées de réservoirs, dans lesquels l’eau est stockée.
Les Step, pour Stations de transfert d’énergie par pompage, permettent quant à elles de pomper de l’eau et/ou de produire de l’électricité.

Des centrales différentes, un fonctionnement identique

Toutes les centrales hydrauliques, quelles qu’elles soient, reprennent le même principe de fonctionnement. Il s’agit, schématiquement, d’utiliser la force et le mouvement de l’eau. Cette eau est acheminée dans la centrale via des tuyaux, appelés conduites forcées. Elle fait ensuite tourner une turbine qui, elle, actionne un alternateur. C’est ce générateur qui produit l’électricité, sous la forme de courant alternatif. Un transformateur « travaille » enfin ce courant pour qu’il puisse être injecté sur le réseau. Et l’eau ? Une fois turbinée, elle reprend sa course, s’échappant par un canal de fuite…

La puissance de la centrale dépend de la puissance de l’eau. Celle d’une installation construite sur un fleuve tumultueux sera bien plus importante que celle d’une autre, implantée sur une paisible rivière. Idem pour les chutes : plus elle est haute, plus la puissance de la centrale augmente. Quant aux « usines » marémotrices, leur puissance dépend de l’amplitude des marées. Et les Step ? Elles ont la particularité d’être réversibles. Elles peuvent d’abord produire de l’énergie, comme les autres centrales. Mais elles ont aussi pour mission, lorsque la demande d’électricité est faible, de pomper de l’eau. Celle-ci est prélevée dans un bassin inférieur pour être transférée et stockée dans un bassin supérieur. Quand la demande d’électricité est forte, cette « réserve » d’eau est relâchée pour produire l’énergie demandée.

L’hydraulique en France

En France, l’énergie hydraulique produit 11-13 % de l’électricité. Les 25,5 GW de capacité installée — environ 2 300 installations — sont, en effet, tributaires de la pluviométrie. Plus il peut, plus la part de cette énergie renouvelable augmente. Et réciproquement.
Quatre régions — Auvergne Rhône-Alpes, Occitanie, PACA et Grand Est — assurent plus 90 % de l’électricité hydraulique. Et la première d’entre elles, plus de 45 %.
C’est, en revanche, en Bretagne que la première centrale marémotrice au monde a été inaugurée, en 1966. Elle est toujours parfaitement opérationnelle en 2022.
En France, les centrales hydrauliques sont les deuxièmes plus importantes fournisseuses d’électricité, après leurs cousines nucléaires. Et elles sont aussi la principale source d’électricité d’origine renouvelable.