L'eau fait vivre, elle inonde, elle forme les lacs et les océans, et elle produit de l'énergie. L'énergie hydraulique est la plus ancienne des sources mécaniques exploitées par l'homme, du moulin à eau à la centrale moderne.

Principe d'un adoucisseur d'eau

Il ressemble à celui de l'éolienne, avec l'eau à la place du vent : l'énergie mécanique de l'eau entraîne la roue d'une turbine, qui entraîne un alternateur, lequel transforme le mouvement en électricité.

Deux facteurs déterminent la puissance disponible : la hauteur de chute et le débit. Leur produit, multiplié par la densité de l'eau et par l'accélération de la pesanteur, donne la puissance théorique. C'est pourquoi une chute de 200 mètres avec un débit modeste peut produire autant qu'une chute de deux mètres avec un débit considérable.

Types d'aménagements hydrauliques

Les centrales au fil de l'eau utilisent le débit d'un fleuve sans stockage significatif : elles produisent en continu, au rythme de la rivière. Ce sont les aménagements du Rhône et du Rhin.

Les centrales de lac disposent d'une retenue importante et peuvent produire à la demande, en stockant l'eau pendant des mois. Ce sont elles qui apportent la flexibilité la plus précieuse au système électrique.

Les centrales d'éclusée occupent une position intermédiaire, avec une retenue permettant de moduler à l'échelle de la journée ou de la semaine.

Selon la hauteur de chute, la turbine change : Pelton pour les hautes chutes, avec des jets frappant des augets ; Francis pour les chutes moyennes ; Kaplan, à pales orientables, pour les basses chutes et les forts débits.

Stockage par pompage

C'est la seule technologie de stockage massif d'électricité réellement déployée à grande échelle. Deux bassins à des altitudes différentes : quand l'électricité est abondante, on pompe l'eau vers le haut ; quand elle manque, on la turbine.

Le rendement du cycle complet atteint 70 à 80 %, ce qui est excellent, et la capacité se compte en heures ou en jours. Avec la montée des productions variables, ces stations retrouvent une importance stratégique, leur limite étant le nombre de sites géographiquement adaptés.

Petite hydroélectricité

Les installations de faible puissance, souvent sur d'anciens moulins, représentent une part modeste de la production et un maillage territorial important. Leur remise en service suppose une autorisation, une étude d'impact proportionnée, et le respect de deux obligations : le débit réservé, qui maintient la vie dans le tronçon court-circuité, et la continuité écologique, qui impose des dispositifs de franchissement pour les poissons et le transport des sédiments.

Impacts de l'hydroélectricité

L'hydroélectricité ne brûle rien et ses émissions en exploitation sont très faibles. Ses effets sont d'un autre ordre. Un barrage fragmente le cours d'eau, bloque la migration des poissons et retient les sédiments, ce qui appauvrit l'aval et fragilise les deltas. Une retenue noie des terres et parfois des villages. Dans les climats chauds, la décomposition de la matière organique immergée peut produire du méthane pendant des années.

À l'inverse, les retenues rendent des services multiples : soutien d'étiage, irrigation, alimentation en eau potable, écrêtement des crues, activités de loisirs. C'est un usage partagé, et les arbitrages entre ces usages s'intensifient à mesure que les sécheresses s'allongent.

Place de l'hydraulique en France

C'est la première source d'électricité renouvelable du pays et la principale réserve de flexibilité. Son potentiel d'extension est faible : les grands sites sont équipés. Les marges se trouvent dans la modernisation des installations existantes, l'augmentation de puissance des turbines, et le développement du pompage-turbinage.

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