Énergie hydraulique : Différence entre versions

Version du 7 mai 2008 à 16:10

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LA MICRO-HYDRAULIQUE

Introduction

Une centrale micro-hydraulique est une installation qui transforme l'énergie potentielle de l'eau en travail mécanique, puis la transforme en électricité. Leurs ancêtres sont les moulins, scieries etc. qui utilisaient la force de l'eau. Ainsi, il y a avait 70 000 moulins en France en 1890. On a progressivement abandonné les sites les moins producteurs, amélioré les techniques, et substitué la production d'électricité à l'utilisation directe de la force mécanique. Les centrales micro-hydraulique ont joué un rôle essentiel dans l'électrification de la France, et de nombreux villages et villes française ont dû leur première électrification et l'arrivée de l'"éclairage public" à l'installation d'une de ces centrales. Le terme "centrale micro-hydraulique" recouvre une très large gamme de type d'installations, et de taille d'installations : depuis une très petite turbine installée sur l'arrivée d'eau potable d'un chalet de montagne, et qui sert à produire de l'électricité de manière autonome sans être relié au réseau électrique, jusqu'aux très grands barrages qui ont nécessité de noyer des vallées entières.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement d’une micro-centrale est de transformer l'énergie potentielle de l'eau en travail mécanique, qui est à son tour transformée en électricité. On utilise généralement l'eau d'une source, d'un cours d'eau, ou encore d'un lac. L'appareil qui transforme l'énergie potentielle de l'eau en travail mécanique peut être une roue, une turbine (il en existe de nombreuses sortes) , une vis sans fin, ou encore une pompe utilisée comme moteur. L'eau peut être amenée à ce dispositif de plusieurs façons : une roue peut simplement tremper dans le cours d'eau, au fil de l'eau. Ce type d'installation, sans doute le plus ancien historiquement, ne forunit qu'une très faible puissance et n'est utilisé que pour des réalisations plaisantes (jeu, décoration...). Une prise d'eau dérive une partie de l'eau de la source, du cours d'eau ou du lac dans un tuyau, appelé conduite forcée. Le tuyau amène l'eau sous pression à la turbine.

Entre ces deux extrêmes, on a recours à un barrage pour augmenter la hauteur de chute. Dans ce cas, l'eau peut être utilisée sur le barrage même ou juste à côté, sans qu'il y ait de dérivation de l'eau, à proprement parler. Plus couramment, un canal de dérivation (bief) amène l'eau à l'endroit où elle est utilisée, mais sans la mettre sous pression (c'est la différence essentielle entre une conduite forcée et un canal).

Après l'utilisation de l'énergie mécanique de l'eau, elle est rendue au lit naturel du cours d'eau, soit directement, soit par le biais d'un canal de restitution.

Lorsqu'il y a effectivement dérivation de l'eau, la longueur du cours d'eau naturel entre la prise d'eau et sa restitution est appelée "tronçon court-circuité". Signalons qu'il est également possible de turbiner l'eau de conduites existantes : notamment les adductions d'eau potables, et les évacuations d'eau usées. C'est particulièrement intéressant en montagne, où ces conduites peuvent présenter des dénivellées de plusieurs centaines de mètres, ce qui permet de produire des quantités considérables d'électricité sans modifier en rien la fonctionnalité première de ces conduites.

Enfin, on peut également utiliser l'énergie de la mer, sous plusieurs formes : centrales marémotrices côtières ou sous-marines, centrales à houles côtières ou au large, ou encore centrales à courants marins (les fameuses "éoliennes sous-marines").

Exemple

A proximité de Saint-Egreve ( 38 ) il existe une petite centrale hydraulique privée.

• La conduite forcée peut alimenter trois turbines dont une est d'origine, les deux autres datant des années 50
  
• La puissance maximale est de 700 kW
  
• La production annuelle d'électricité varie entre 2 et 3 millions de kWh revendus à EDF
  

Les conséquences sur l'environnement

Avantages

• Aspect renouvelable  : L’eau est une source d'énergie indéfiniment renouvelable.
• Aspect écologique  : L'utilisation de l'eau contribue pas à l'effet de serre, et ne rejette aucun produit polluant.

Inconvénients

• Impact écologique: la retenue d'eau engendre une diminution du débit d'eau.
• Impact halieutique: retenue de poisson induite par le barrage mais quelques fois corrigée par des passes montées et des passes descentes.

Dimensionnement

Tout d'abord il faut aller effectuer les premières mesure sur le site potentiel d'implantation de la futur micro centrale hydraulique. Puis le dimensionnement sera fait grâce au logiciel RETScreen qui analyse et aide au choix du type de centrale à implanter sur le site. Au tout début de l'utilisation du logiciel l'étude est très vague et non cohérente, mais au fur et à mesure de l'étude les données se précisent. Une fois l'étude approfondie et à l'aide de RETScreen nous pouvons déterminer la meilleure centrale à installer.

Coût

Le coût d’une telle installation va de 15 000 € à 40 000 € HT sur un petit moulin 15 kW jusqu'à 400 000 € pour une centrale de 500 kW de puissance. Le génie civil engendre le plus de frais, d’où l’importance du choix du site en fonction de l’état du barrage.

Le retour sur investissement est estimé entre 5 et 10 ans. L’installation de cette technologie peut bénéficier d’un crédit d’impôt sur le coûts du matériel TTC de 50%. L’intérêt de cette technologie réside surtout dans la revente totale au fournisseur d’électricité. Il y a signature d’un contrat d’obligation.

Maintenance

Bien que les micros centrales ne requièrent que peu de maintenance, celle-ci ne doit surtout pas être négligée. Elle doit être effectuée par des techniciens compétents, ayant reçu une formation conséquente lors de la mise en oeuvre du projet.

• Le nettoyage du canal d’amené d’eau, ainsi que du bassin de mise en charge. Toutes les grilles présentes sur le parcours de l’eau doivent être vérifiées afin d’éviter leurs obstruction, notamment au niveau de la crépine de la conduite forcée.
  

• Le nettoyage du déssableur ou des bassins de décantation qui permettent d’éliminer les déchets susceptibles d’endommager la turbine.
  

• Un stock de pièce de rechange doit être constituer afin de palier de manière rapide et efficace à une rupture du matériel. Un ensemble de joints, de vannes, de roulements étanches et d’aubes de remplacement est le strict minimum pour assurer une maintenance correcte.
  

Liens externes

• Guide pour mener un projet de micor-centrale hydro-electrique: http://www.pienergies.com/energies/eau/g1_description_mch.shtml
• Energies renouvelables Innovations: http://www.erinnov.com/hydroelectricite.htm
• Micro Centrale hydraulique: http://www.riaed.net/IMG/pdf/MicroCentrale-Hydraulique.pdf

Houles Etienne, Theillay Clément.