Énergie hydroélectrique
Schluchseewerk AG
Cette centrale de pompage hydro-électrique, située à Häusern en Allemagne, produit environ 120 millions de KWh d‘électricité en moyenne par an.
Les centrales hydroélectriques, depuis plus de cent ans, fournissent de manière fiable de l’électricité à prix intéressants. La grande sécurité d’exploitation et d’approvisionnement et les frais de combustible échus à long terme offrent une possibilité avantageuse d’assurer un approvisionnement de base en électricité. En raison du fait que les centrales hydroélectriques, en fonction de leur type, disposent d’une capacité de stockage d’énergie et réagissent vite en cas de besoin en mettant de l’électricité à disposition, elles jouent un rôle essentiel dans la stabilité du réseau. Ces centrales hydroélectriques réduisent la dépendance et les risques encourus dans le cadre des importations d’énergie et sont à la base du développement économique de régions qui ne disposent pas d’un approvisionnement énergétique couvrant l’ensemble de leur territoire.
Des entreprises allemandes développent, installent et exploitent des centrales hydroélectriques depuis plus d’un siècle. L’excellente qualité des produits allemands repose sur ces expériences de longue date. Les centrales hydroélectriques développées et produites par des entreprises allemandes peuvent mettre à disposition des puissances de l’ordre de quelques kilowatts à plusieurs mégawatts. La technologie allemande est employée dans un grand nombre de projets prévus actuellement dans le monde entier.
- Turbine Pelton
Technologies et applications
Il existe différents types de centrales hydroélectriques : les centrales au fil de l’eau, les centrales à réservoir et les centrales de pompage.
Les centrales les plus fréquemment rencontrées sont les centrales au fil de l’eau ou centrales fluviales, qui utilisent la force du courant d’un cours d’eau. Elles obtiennent un taux de rendement de près de 94 % et servent en général à assurer la fourniture électrique de base. Leur puissance est déterminée par la vitesse d’écoulement et la quantité d’eau. Certaines centrales au fil de l’eau ont la capacité de retenir l’eau pendant les périodes de faible demande énergétique afin d’utiliser cette eau comme réserve lorsque la demande augmente. La centrale au fil de l’eau dotée d’un barrage constitue un type particulier de centrale au fil de l’eau. Un barrage permet ici de retenir l’eau et de la diriger vers les turbines par un canal d’amenée distinct. Alors que la centrale au fil de l’eau de type normal ne possède qu’un faible dénivelé entre le niveau d’eau supérieur et inférieur, la centrale au fil de l’eau dotée d’un barrage exploite la différence de niveau plus importante due à la retenue d’eau.
Dans les centrales à réservoir, l’eau est stockée dans un lac naturel ou artificiel puis acheminée dans une centrale en aval par l’intermédiaire de conduites. Ce type de centrale est particulièrement adapté pour compenser les fluctuations affectant non seulement la production d’électricité au niveau régional et suprarégional mais aussi la consommation, car ces centrales peuvent en effet fonctionner indépendamment de l’afflux naturel de l’eau. À la différence de la centrale à réservoir, la centrale de pompage fonctionne avec deux réservoirs d’eau, qui présentent le plus grand dénivelé possible, un bassin supérieur et un bassin inférieur. Lorsque l’offre en électricité est supérieure à la demande et que des surcapacités sont inutilisées (durant la nuit par exemple), l’eau du bassin inférieur est pompée vers le bassin supérieur. Là, elle est de nouveau disponible pour les heures de pointe de consommation. Des turbines à impulsion sont utilisées pour l’entraînement du générateur, parmi lesquelles on compte également les turbines Pelton.
Le type de turbine utilisé dépend du débit et de la hauteur de chute (pression) de l’eau. L’un des types de turbines les plus anciens est la turbine conventionnelle dénommée turbine Francis, majoritairement utilisée dans le secteur des centrales hydroélectriques de petite taille. Elle est adaptée pour des hauteurs de chute faibles et pour des débits moyens. Les vis hydrodynamiques, qui opèrent selon le principe de la vis d’Archimède, peuvent par ailleurs être utilisées pour des hauteurs de chute faibles et des puissances faibles. Les turbines de Kaplan et les turbines bulbes sont utilisées pour des hauteurs de chute faibles et des débits élevés et sont adaptées pour des quantités d’eau fluctuantes. Il s’agit des types de turbine habituellement utilisés pour les grandes centrales hydroélectriques au fil de l’eau dont les hauteurs de chute sont faibles, comprises entre six et 15 mètres. La turbine Pelton d’ores et déjà évoquée est quant à elle utilisée lorsque les hauteurs de chute sont élevées et les quantités d’eau faibles. Les turbines à impulsions radiales sont utilisées lorsque les hauteurs de chute et les quantités d’eau sont faibles et possèdent, en général, une performance faible.
