Énergie hydraulique : Différence entre versions

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(Énergie des cours d'eau)
(centrale electrique au fil de l'eau, un type d'energie renouvelable qui a fait ses preuves)
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L''''énergie hydraulique''' tire son origine du déplacement d'un fluide incompressible, c'est à dire un liquide. Ce déplacement libère de l'énergie sous forme d'un travail mécanique qui est soit utilisé directement soit converti en [[électricité]] (on parle alors d'hydro-électricité).
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<big>'''La micro-hydraulique'''</big>
  
Le liquide le plus utilisé pour la production d'énergie hydraulique est l'[[eau]]. L'huile est également employée notamment pour faire fonctionner les machines hydrauliques (presses, engins de chantier,...)
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=='''Introduction'''==
  
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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.
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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.
  
==Utilisation directe de la force mécanique==
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=='''Principe de fonctionnement'''==
  
L'utilisation directe de la force mécanique produite par de l'énergie hydraulique est très ancienne. La méthode la plus simple est d'utiliser la force du courant d'une rivière pour transporter des marchandises vers l'aval soit avec des navires, soit par flottage. D'autres systèmes plus élaborés se sont ensuite développés :
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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.  
  
===Le moulin à eau===
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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).  
La présence du moulin à eau est attestée en Europe dès l'antiquité. Utilisé à l'origine pour moudre les céréales il a par la suite constitué l'énergie des première industries (forges, papèteries, scieries,...)
 
  
===La noria===
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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.  
Ce système hydraulique constitué de nombreux godets autour d'une roue permet de relever l'eau d'un puits ou d'un cours d'eau pour l'amener par exemple à l'entrée d'un aqueduc.
 
  
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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".
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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.
  
==Conversion de l'énergie hydraulique en électricité==
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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").
  
L'hydro-électricité peut-être produite à partir de différents systèmes selon la source d'énergie utilisée (cours d'eau ou océan) et le mode de production.
 
  
===Énergie des cours d'eau===
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==Exemple==
On distingue généralement trois types d'installations permettant d'exploiter l'énergie des cours d'eau pour produire de l'électricité :
 
  
* '''Les grands [[barrages hydro-électriques]]''' : Leur réalisation nécessite souvent des travaux importants modifiant l'habitat naturel et bloquant la circulation des poissons (et l'accès aux zones de reproduction) dans les cours d'eau. Situés en haute ou moyenne montagnes ils induisent aussi la submersion de vallées (formation d'un lac) et le déplacement des populations qui y résidaient. Cependant ils ont l'avantage de faire d'importants stocks d'eau en hiver ce qui permet d'avoir une réserve énergétique tout au long de l'année ainsi que de limiter la sècheresse estivale lorsque la gestion est bien adaptée.
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A proximité de Saint-Egreve ( 38 ) il existe une petite centrale hydraulique privée.<br />
  
* '''Les centrales à éclusée''' : Plus petites que les précédentes elles sont formées par un barrage ou un seuil de hauteur limitée qui peut être équipée d'une passe à poisson pour en limiter l'impact sur la faune. Elles ne possède pas de grand lac en arrière mais une petite retenue qui permet d'assurer au mieux 1 semaine de production. Elles peuvent répondre rapidement aux pics de consommation électrique du matin et du soir. A proximité de ces centrales le niveau d'eau peut monter rapidement il est donc souvent interdit de s'y promener pour des raisons évidentes de sécurité.
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*La conduite forcée peut alimenter trois turbines dont une est d'origine, les deux autres datant des années 50<br />
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*La puissance maximale est de 700 kW<br />
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*La production annuelle d'électricité varie entre 2 et 3 millions de kWh revendus à EDF<br />
  
* '''Les centrales au fil de l'eau''' : Ces centrales utilisent des micro-turbines installées directement dans les cours d'eau de plaine et ne nécessitent pas la réalisation d'un barrage. Fonctionnant 24h/24 lorsque le débit du cours d'eau est suffisant elles permettent de fournir à très faible coût une production énergétique de base. L'installation d'un entonnoir en entrée de la turbine permet d'accélérer le courant et donc d'en augmenter la production.
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==Les conséquences sur l'environnement==
  
===Énergies de la mer ===
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===Avantages===
Les mouvements de la mer sont une source inépuisable d'[[Énergies renouvelables|énergie]] hydraulique. Il en existe deux formes principales :
 
* L'[[énergie marémotrice]] : due aux variations gravitationnelles du niveau des océans
 
* L'[[Énergie des vagues|énergie houlographique]] (mouvement des vagues) et l'énergie  des courants marins ont toutes deux pour origine des phénomènes climatiques. Elles pourraient fournir de l'électricité pour de nombreuses villes et villages des bords de mer.
 
  
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* '''Aspect renouvelable ''' : L’eau est une source d'énergie indéfiniment renouvelable.
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* '''Aspect écologique ''' : L'utilisation de l'eau contribue pas à l'effet de serre, et ne rejette aucun produit polluant.
  
==Voir aussi==
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===Inconvénients===
  
===Liens internes===
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*'''Impact écologique''': la retenue d'eau engendre une diminution du débit d'eau.
*[[énergie renouvelable]]
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*'''Impact halieutique''': retenue de poisson induite par le barrage mais quelques fois corrigée par des passes montées et des passes descentes
* [[Usine marémotrice]]
 
  
===Liens externes===
 
*[http://www.echosysteme.qc.ca/Hydro.html Informations sur les micro-turbines]
 
*[http://fr.wikipedia.org/wiki/Barrage Les barrages] sur wikipédia
 
  
===Bibliographie===
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==Coût==
  
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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.
[[Catégorie:Énergie]]
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Le retour sur investissement est estimé entre 5 et 10 ans.
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L’installation de cette technologie peut bénéficier d’un crédit d’impôt sur le coûts du matériel TTC de 50%.
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L’intérêt de cette technologie réside surtout dans la revente totale au fournisseur d’électricité. Il y a signature d’un contrat d’obligation.
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==Maintenance==
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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.
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*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.<br />
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*Le nettoyage du déssableur ou des bassins de décantation qui permettent d’éliminer les déchets susceptibles d’endommager la turbine.<br />
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*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.<br />
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==Liens externes==
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*Guide pour mener un projet de micor-centrale hydro-electrique: http://www.pienergies.com/energies/eau/g1_description_mch.shtml
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*Energies renouvelables Innovations: http://www.erinnov.com/hydroelectricite.htm
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*Micro Centrale hydraulique: http://www.riaed.net/IMG/pdf/MicroCentrale-Hydraulique.pdf

Version du 7 mai 2008 à 15:27



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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


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