Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture !








télécharger 68.41 Kb.
titreNote : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture !
page1/3
date de publication19.05.2017
taille68.41 Kb.
typeNote
p.21-bal.com > loi > Note
  1   2   3

Exposé sur l’énergie en France : L’hydroélectricité


Introduction :

Forme de production électrique très ancienne, permis par l’invention de la dynamo puis de la turbine électrique dans la deuxième moitié du XIXe, l’énergie hydraulique a joué et joue un rôle majeur dans l’approvisionnement électrique, pourtant celle-ci est peu évoquée dans les débats sur les problématiques de l’énergie, en particulier celui du développement des énergies renouvelables. Contribuant à 95% de l’énergie électrique renouvelable en France (en prenant un sens restreint au terme de renouvelable), et au tiers des énergies renouvelables (énergie primaire) après le bois, c’est une énergie de flux (par opposition aux énergies fossiles dites de stock) mais qui peut paradoxalement être stockée. Elle transforme une énergie hydraulique de flux donc cinétique (chute d’eau, marées) en énergie mécanique, puis en énergie électrique. Le « combustible » des centrales hydroélectrique est donc renouvelable, mais intégré à un complexe système hydrologique, faisant rentrer en ligne de compte, le cycle de l’eau (l’hydroélectricité reste en partie dépendante des précipitations annuelles, mais également régionales), mais également des autres usages de l’eau (industrie, irrigation etc.). Deuxième source d’énergie électrique en France après le nucléaire, l’hydraulique participe en 2009 à 61,9 TWH de la production nationale électrique sur une production nationale de 519,1 TWH, soit près de 12%1. En 1960, pourtant 56% de l’électricité française était produite par cette énergie. Le pourcentage actuel est non négligeable mais relativement faible en proportion à d’autres pays (Norvège 98%, Brésil 86%, Suisse 54%).

Cette énergie relativement ancienne, arrivée à maturité et n’ayant pas connu de profondes transformations en France depuis au moins 40 ou 50 ans, est cependant remis au premier plan par son rôle dans le développement des énergies électriques renouvelables puisque cette énergie n’émet aucun gaz à effet de serre et s’intègre ainsi parfaitement au processus de limitation des émissions de gaz à effet de serre prévu par le protocole de Kyoto et a l’avantage par rapport au nucléaire de ne produire aucun déchet. Ce regain d’intérêt se confirme par l’organisation en janvier 2007 par le ministère de l’Economie, des Finances et de l’Industrie d’un colloque « Développement durables : la réponse de l’hydroélectricité »

NOTE : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture !



  1. Caractéristiques du parc français et des barrages hydroélectriques




  1. Fonctionnement des centrales électriques

La force motrice et gravitaire de l’eau est utilisée depuis très longtemps (moulins), et depuis la fin du XIXe pour produire de l’électricité au moyen de centrales électriques. Le moulin a en effet connu à cette époque une amélioration profonde en devenant avec la révolution industrielle la turbine moderne. En 1827 la Société d’encouragement pour l’industrie nationale propose de donner un prix pour l’amélioration des moulins, Benoît Fourneyron le remporte et est à l’origine d’une turbine bien plus puissante.

Aujourd’hui une installation hydroélectrique se compose d’un barrage (partie mécanique) et d’une centrale hydroélectrique (transformation de l’énergie mécanique), les deux sous-ensembles pouvant être plus ou moins dissociés géographiquement. Les principaux composants de ces sous-ensembles sont : une prise d’eau ou une retenue d’eau, une conduite forcée et une installation de production (alternateur). Entre le barrage et la centrale, l’eau retenue passe par une galerie et une conduite forcée qui entraîne à son tour une turbine, puis un alternateur qui produit de l’énergie électrique qui est ensuite raccordée au réseau. L’énergie cinétique de l’eau est donc transformée en énergie mécanique par un système mécanique organisé autour de la turbine.

Voir vidéo EDF : http://energie.edf.com/hydraulique/hydraulique/comment-ca-marche-y/les-grands-principes-de-fonctionnement-53192.html

Il existe des turbines différentes en fonction de la vitesse de rotation de la turbine dépendant de la hauteur de chute de la centrale hydroélectrique. (Turbines Pelton, Francis, Kaplan du nom de leur inventeur respectif). Notons également que depuis 2006 la turbine VLH est brevetée, elle correspond à des centrales électriques de très basses chutes, peut être facilement installée (c’est un bloc) et n’empêche pas le passage des poissons et est donc très adaptée aux petites centrales.
La quantité d’énergie est proportionnelle à la quantité d’eau turbinée multipliée par la hauteur de chute. La puissance prend donc en ligne de compte 4 facteurs sur lesquels on peut plus ou moins agir

  • L’hauteur de chute

  • La constante d’accélération de la gravité

  • Débit moyen mesuré

  • Le rendement (compris entre 0,6 et 0,9)

Du côté de la construction des barrages, il faut noter que de nouvelles connaissances en physique et des innovations technologiques ont été indispensables à la construction de barrages importants au XIXe. La résistance des Matériaux et la théorie de l’Elasticité ont en effet complètement modifié l’art de bâtir à cette époque et une fois matures à la charnière du XIXe et du XXe, ont contribué avec la Mécanique des sols au développement et à la construction de barrages de taille importante pouvant être construits avec un minimum de matériaux. Ces progrès de la science dans une période où la conjonction de facteurs différents (besoin en eau, industrialisation, démographie, essor du commerce) ont permis de remplacer l’empirisme qui présidait jusqu’alors à la construction des barrages par une méthode rationnelle qui a changée la nature des barrages et leur fonction.



  1. Les différents types de barrages avec des exemples français

  1. Les centrales

  • Les centrales au fil de l’eau, fournissent entre 30 et 40 TWH par an d’énergie non modulable et non stockable. Elles ne disposent donc pas d’un réservoir. Elles produisent comme le nucléaire un « ruban d’énergie » fixe. On les trouve notamment le long du Rhin et du Rhône (CNR : compagnie nationale du Rhône) du fait de l’importance du débit de ces fleuves.

Exemple : centrale de Vogelgrun construite sur le Grand Canal d’Alsace en 1959 et constituant également un important nœud d’interconnexion électrique et routier avec l’Allemagne au niveau de Neuf-Brisach.

  • Les centrales de lac : Elles sont toujours associées à une importante retenue d’eau créée par un barrage situé plus en altitude que la centrale de production. C’est une production appelée en période de pointe, c’est un facteur précieux d’ajustement du réseau électrique puisque environ 10 000 MW sont mobilisables de 3 à 10 min. En France les massifs montagneux des Alpes et des Pyrénées sont les sites privilégiés de ces centrales.

Exemple : Le barrage du Serre-Ponçon sur la Durance et dans les Alpes du Sud construit après 1945 est le barrage ayant la plus grande retenue en France (1,27 milliard mètres³) ainsi que la plus grande superficie (3000 ha). La vocation première de ce barrage était de limiter les effets dévastateurs des crues de la Durance (régime pluviométrique particulier), la puissance de cette centrale est de 380 MW.

  • Les centrales d’éclusée : Fonctionnant selon le même principe que les centrales de lac mais avec des réservoirs moins importants dont le stock est reconstitué naturellement aux heures creuses de la journée ou de la semaine afin d’apporter un concours précieux aux heures pleines. La période d’accumulation est assez courte (moins de 400 heures de débit). Elles sont surtout localisées dans le Massif central.

  • STEP (stations de transfert d’énergie par pompage), elles pompent aux heures creuses de l’eau vers un bassin supérieur pour turbiner en période de pointe (3 TWh). Il s’agit donc d’un moyen de stockage de l’énergie, non émetteur de CO2. Comme les barrages de lac l’énergie est très rapidement mobilisable en cas de changement brusque dans la consommation électrique. La centrale électrique la plus puissante en France est de ce type, il s’agit du barrage de Grand-Maison dans l’Isère. Situé en amont de la vallée de la Romanche entre les massifs de Belledonne et des Grandes Rousses, sa mise en service date de 1987. Le réservoir de Grand’Maison a une capacité de 140 millions de mètres ³ résultant en partie de la fonte de neiges et complétée par le pompage aux heures creuses (les turbines fonctionnant de manière réversible), associé à cette retenue supérieure un bassin inférieur récupère l’eau turbinée en contrebas. Composé de 2 usines elle a une puissance de 1800 MW soit l’équivalent de 2 réacteurs nucléaires mobilisable en 3 minutes.

  • La petite hydraulique (centrales de moins de 10MW) représente 11% de l’énergie hydraulique en France. On peut distinguer dans cette catégorie, la picohydraulique correspondant à une puissance de 10 à 100 kW relevant d’initiatives individuelles ou domestiques, fonctionnant sur le même schéma que le solaire domestique, et la petite hydraulique (100kW à 10MW) répondant à une logique de production industrielle. Très décentralisées situées en zone rurale ou en montagne, elles permettent d’éviter le transport d’électricité à partir de grandes unités centralisées et ainsi de limiter les pertes d’électricité sur les réseaux.

  • Les usines marémotrices : utilisent l’énergie des marées pour produire de l’électricité. La seule existante en France est celle de l’usine marémotrice de l’estuaire marémotrice de la Rance en Bretagne. Ce type d’usine est entièrement dépendant du marnage et du coefficient de marée, très important dans le cas de la Rance (d’où un potentiel d’installation très limité si l’on souhaite assurer la rentabilité économique de la production).

  1. Les barrages

En fonction du site retenu, des matériaux disponibles et des choix du constructeur, différents types de barrages peuvent être construits en fonction des caractéristiques techniques et de leur hauteur.

  • Les barrages en béton

  • Les barrages à voute, présents surtout dans les vallées étroites et sur les sites rocheux très stables. Exemple : Tignes (plus haut barrage français 180m)

  • Barrages poids : il s’agit de barrer un cours d’eau par un obstacle qui résistera par sa géométrie ou son poids

  • Barrages à contrefort : des murs parallèles (contreforts) soutiennent une dalle. Exemple barrage du Plan d’Amont en Savoie.

  • Barrages particuliers, à voutes multiples, mixtes : Roseland, Girotte




  • Les barrages remblayés

  • Les barrages en enrochement ou en terre : peuvent être aussi de type poids, ou contrefort. Exemples : Serre-ponçon, Grand’Maison (barrage de type poids en terre)




  1. Les hauteurs de chute

  • Haute chute : supérieur à 200m

  • Moyenne chute : comprise entre 50 et 200m

  • Basse chute : moins de 50 m

En règle générale elles sont corrélées aux différents types de centrale, les centrales au fil de l’eau fonctionnent tous les jours et correspondant à des basses chutes, les centrales d’éclusée sont remplies généralement hebdomadairement et correspondent souvent à des chutes moyennes, et les centrales de lac sont remplies lors des saisons (pluies ou fonte des neiges) et utilisent des hautes chutes.


  1. Part de l’hydraulique dans l’électricité nationale et suivant les régions

  1. L’hydroélectricité : seule forme d’électricité renouvelable stockable et modulable.

  • Une production quantitative : La puissance électrique installée en France correspond environ à 21% de la puissance totale (25 000MW environ, chiffre constant de 1999 à 20092). En comparaison le barrage des trois gorges a une capacité de 18 200MW. Les variations de la production électrique son plus ou moins amples et correspondent à l’amplitude du volume des précipitations d’une année à l’autre. Ainsi en 2001 et en 1994 la production a été de 15% supérieur à la moyenne tandis qu’en 2005 la production a été de 30% inférieur à la moyenne.

  • Une production qualitative : La production est répartie entre les différents types de centrales électriques. Près de la moitié de cette production (STEP, centrales d’éclusée, centrales de lac) est modulable et stockable et peut donc être mobilisée à tout instant. Ainsi si la production au fil de l’eau est injectée et consommée immédiatement sur le réseau, l’électricité produite par les autres centrales a une forte valeur ajoutée, puisque celle-ci permet de répondre aux périodes de forte demande électrique qui interviennent principalement de 7 à 12H le matin, puis le soir de 17 à 20H environ (voir graphique pour la journée du 4 décembre 2010). La politique actuelle de la RTE qui tend à promouvoir l’efficacité énergétique tend à rapprocher la courbe de la production électrique de celle de la consommation électrique afin de minimiser le plus possible les pertes d’électricité sur le réseau, et également d’éviter les black-out qui peuvent intervenir lors des pics de consommation électrique. En 2009 par exemple la consommation électrique nationale a été de 486,7 TWh alors que la production a été de 519,1 TWh (soit un différentiel de plus de 32 TWh équivalent à la moitié de la production hydroélectrique annuelle). Il faut en effet distinguer la production électrique, de l’injection et de la consommation. L’inertie caractéristique de l’énergie électrique nucléaire (7000 heures en moyenne par an de fonctionnement) ne permet de répondre à ces pics ou aux incidents techniques potentiels, au contraire de l’énergie hydroélectrique qui s’affirme comme une énergie souple par excellence. Ainsi, lors de la panne électrique qu’a connue l’Europe de l’Ouest le 4 novembre 2006, une puissance hydroélectrique de 5 000 MW a été immédiatement sollicitée et a permis d’éviter une panne européenne majeure. Le développement des STEP est un des enjeux de la bonne gestion électrique française, puisque le développement de celles-ci n’est lié qu’à l’écart de valorisation entre les heures pleines et les heures creuses et pourrait à terme devenir rentable. En l’état actuel de la recherche en matière de stockage électrique, l’énergie potentielle de la force hydraulique est la seule possibilité de stockage électrique important. 50% de l’énergie activée par RTE pour assurer l’équilibre du système électrique proviendrait de moyens hydrauliques (que ce soit des ajustements à la hausse ou à la baisse).




  1. Une répartition qui dépend de l’orographie et des cours d’eau.

En France les conditions naturelles sont globalement favorables à l’hydraulique (précipitations régulières, relief contrasté offrant de sites de retenue, longs cours d’eau, réseau hydrographique dense), pourtant la géographie physique à l’intérieur du territoire français semble créer un différentiel important entre zones productrices et consommatrices. Contrairement à une idée reçue, la production hydroélectrique n’est pas absolument dépendante de l’orographie, mais avant tout de la présence de fleuves et de rivières au débit important (Brésil deuxième producteur mondial hydroélectrique n’est pas un pays particulièrement montagneux). Ainsi, les centrales au fil de l’eau les plus importantes de France sont ainsi situées sur les deux fleuves dont les débits sont les plus importants (Rhône et Rhin, gérées notamment par la CNR Compagnie nationale du Rhône). Les fortes dénivellations et les torrents fournissent néanmoins des sites de production privilégiés (précipitations orographiques, fonte des neiges, sites de réservoir), ce qui a permis en France la construction d’importants barrages (de retenue) dans les Alpes et les Pyrénées notamment. Une carte de la répartition de la production hydroélectrique rend compte de ces forts différentiels qui contribuent à la valorisation des zones montagneuses dans le cadre français et des vallées du Rhône et du Rhin. La région Rhône-Alpes dispose de près de 39% de la puissance nationale, et la région Midi-Pyrénées de 17%. Toutefois cette répartition ne constitue plus un atout aussi décisif pour les régions concernées, puisque la nature même du réseau électrique actuel (français voire européen) fait de l’hydroélectricité une énergie de régulation. La carte du réseau électrique français (lignes haute tension 400 kV) témoigne de la couverture nationale électrique et européennes.



  1. Les implications spatiales des centrales hydrauliques en France (les externalités)




  1. Usage interne de l’hydroélectricité : la houille blanche

Cette expression est due à Aristide Bergès qui en 1882 installe la premier conduite forcée en aménageant un lac au dessus de Lancey en Isère, il disait :"de la houille blanche, dans tout cela il n'y en a pas. J'ai voulu employer ce mot pour frapper l'imagination et signaler avec vivacité que les glaciers des montagnes peuvent être exploités en forces motrices, être [...] aussi précieux que la houille des profondeurs." L’année suivante M. Deprey fait mouvoir une dynamo au moyen d’une chute d’eau, puis l’année suivant une ligne est construite pour amener l’électricité de Vizille à Grenoble. Les années 1890 voient les premières constructions avec plus ou moins de succès.

Ce qui marque le caractère de cette première hydroélectricité est son corrélat l’utilisation industrielle de cette énergie. Pour l’historien économique Henri Morsel qui s’est intéressé à l’histoire de l’électricité en France, l’émergence du modèle hydroélectrique se comprend à partir de plusieurs facteurs principaux. 3
  1   2   3

similaire:

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconNote concernant les noms de personnes
«avant» se trouva désignée, abusivement, mais de façon commode pour l’esprit, par les termes de Quanda moins epsilon. Ce qui ne signifiait...

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconMaster 2 droit de la santé et de la bioéthique
«Le droit des personnes et des incapacités essaie de faire échapper les personnes et les incapables à tout ce qui est violence, lourdeur...

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconLe principe est le suivant : Georges Balandiers, qui est un de nos...
«village départ» seront organisés une tenue de stand de l’association Nos Ailes Froissées et des animations différentes selon les...

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconClément Mathieu est un protagoniste très important du film
«Fond de l’Étang» où sont placés des garçons difficiles. Mais l’internat est plus ou moins une prison

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconCours d’initiation aux Statistiques (les termes anglais sont entre...
«faux» soit publié… ! (ex des plannaires et des engrammes). Les erreurs d’échantillonnage sont les plus communes, particulièrement...

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconEn résumé, les différentes parties du système nerveux peuvent être...

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconConsidèrent comme moins sérieuse et moins dommageable envers les...
«emotional abuse» sont très mal connues du grand public, surtout si elles ne sont pas associées à d’autres types de maltraitances,...

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconRemarques pour une bonne lecture de ce document
«juxtaposés». L’essentiel des apports de connaissance est réalisé par l’enseignement technologique transversal. Certaines connaissances...

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconLes rites de passage sont des rituels qui marquent le passage d'une...
Postliminaire '. La phase liminal est quand les choses ne sont pas comme ils sont dans le monde ordinaire: les rôles peuvent être...

Note : les parties en italiques sont moins importantes, mais peuvent faire l’occasion d’une lecture ! iconEffet de differentes doses d’azote sur la culture de maïS
«favorable», mais les tentatives de sa culture peuvent également être effectuées en «hors saison»








Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
p.21-bal.com