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Energie hydraulique

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L’énergie hydroélectrique fait partie des sources d’énergies renouvelables en raison du cycle de l’eau, qui comprend l’évaporation, la précipitation et l’écoulement de l’eau causé par la gravité. Les installations hydroélectriques utilisent l’équipement suivant afin de produire de l’électricité :

  • captage
  • stockage
  • turbines
  • régulateurs
  • génératrices

La puissance électrique d’une installation hydraulique est déterminée à partir, du débit d’eau et de la hauteur de chute Ces deux éléments sont donc à mesurer précisément pour analyser le potentiel d’un site.

Le type de turbine à utiliser dépend des caractéristiques du site : hauteur de chute disponible sur le site, débit et variabilité du débit, roue à aube, turbine Kaplan ou de type hélice, turbine Francis (roue à pale), turbine Banki-Mitchell ou à flux traversant , turbine Pelton (50 à 1000m et +), turbine Turgo (entre 30 et 300 m de chute) ...

Les différentes génératrices :

  • Génératrice asynchrone,
  • Génératrice synchrone ou alternateur,
  • Génératrice à courant continu ou dynamo

Stockage d’énergie :

Le stockage des énergies intermittentes, notamment éoliennes, sous forme hydraulique, pour une régulation et un déstockage en production "garantie" à EDF et au heures de pointe, est une voie d’avenir pour tous les territoires ventés et présentant un certains relief. Il convient de mettre en place un tarif de vente de kWh Energie Intermittente stockée-déstockée.

Utilisation de l’électricité produite :

  • Autoconsommation de l’électricité sur le site de production
  • Injection sur le réseau public de distribution

Cas spécifique du turbinage sur canalisation : Voir fiche Microhydraulique.

  • Turbiner l’eau des canaux d’irrigation
  • Turbiner l’eau potable
  • Turbiner les eaux usées

L’électricité hydraulique a contribuer à l’autonomie énergétique en électricité de l’île dans les années 80.

L’ensemble des sites exploitables le sont à priori. Une exploration soignée faite par EDF en 2007 propose certaines extensions sur des sites existants, tel que Takamaka et Ste Rose. Il subsiste des sites potentiels de petites hydrauliques (Voir étude de prospection Conseil Régional de La Réunion 1989 et EDF 2007), mais leur équipement en hydraulique doit être appréhendé en terme d’impact environnemental.

La production électrique fournie par l’énergie hydraulique représentait, pour l’année 2003, 30% de la production annuelle de l’Ile, soit 620 GWh sur un total de 2 079 GWh et varie d’une année sur l’autre en fonction de la pluviométrie. Voir rapports OER BIlan Réunion 2005, 2006.

D’après l’étude « Caractérisation du district hydrographique », réalisée par la DIREN en 2005 : « La production de ces centrales hydroélectriques est globalement stable depuis le début des années 1980, où elle assurait l’essentiel des besoins. Mais depuis le milieu des années 1980, la consommation totale de l’île a connu une forte croissance (de l’ordre de + 10 % dans les années 90, puis + 8 % par an en 2000, et de 4%/an en 2005 grâce à l’action du PRERURE). EDF, la DRIRE et l’état ont eu recours à d’autres formes d’énergie, notamment le fuel et les systèmes mixtes charbon/bagasse (la bagasse, résidu de la transformation de la canne à sucre, étant utilisée durant la saison sucrière).

L’intégralité des débits est parfois captée dans certains cours d’eau, laissant les tronçons court-circuités à sec. C’est le cas notamment sur la Rivière Langevin (sur 3 Km) et sur la Rivière de l’Est (sur près de 15 Km). Les tronçons situés à l’aval des centrales sont, par ailleurs, soumis à des éclusées qui nuisent au fonctionnement naturel des cours d’eau.

Vu les difficultés d’approvisionnement en eau, et des contentieux liés à l’assèchement des rivières pour l’hydroélectricité à la Réunion, la grande hydraulique ne serait pas pas amenée à se développer davantage sur de nouveaux sites, sans de nécessaires précaution environnementales.

EDF conduit des études sur Takamaka et Ste Rose pour renforcer les capacités de stockage de l’eau.

Plusieurs centrales hydraulique de petite taille valorisent certains potentiels comme à Langevin, ou dans les hauts de Bras des Lianes. En revanche, l’île détient un fort potentiel non encore exploité avec la technologie de microcentrales sur les réseaux d’adduction d’eau potable, d’irrigation ou de réseaux d’eau usées.

L’hydraulique peut aussi subvenir à d’autre besoin, comme le stockage des énergie intermittentes : l’électricité d’origine renouvelable est utilisée pour pomper en altitude de l’eau que l’on stocke dans des réservoirs. Aux heures de pointe, cette eau stockée est turbinée sur des reservoirs en aval, et cela dans un cycle récurrent. DIverses études ont confimé la faisabilité de ce système. Le stockage et la régulation des énergies intermittentes est stratégiques pour réussir l’autonomie énergétique insulaire. Si l’on compare le rendement de ces systèmes avec ceux du fossiles sur l’ensemble de la chaine (du puit à la roue), ces systèmes sont étonnaments performants en gaz à effet de serre évités.

L’île de El Hierro est dorénavant équipée d’un stockage kydraulique de 10 Mégawatts, rechargé par pompage éolien. C’est la première île de la planète a atteindre l’autonomie électrique. 2007 est une année historique pour cette technologie de couplage éolien-hydraulique. L’île Maurice a recours à la grande hydraulique, mais sa place est relativement faible dans la production nationale ( 5%).

Madagascar possède un gros potentiel encore à valoriser. 7 800 MW serait suceptibles d’être valorisables. Une campagne de réhabilitation de sitees existants et de constructions de nouveaux sites est en cours sur la Grande Île.

Rodrigues, du fait de son relief, peut intégrer des microcentrales de stockages et déstockages des énergies intermittentes, fondées sur l’énergie éolienne et son excellente ressource en vent.

Les îles des Comores exploitent quelques petites unités, certaines pourraient être rénovées.

En 2002, la consommation mondiale d’énergie primaire s’est établie à 9.405 milliards de tep (tonnes équivalent pétrole) alors qu’elle était de 8.2 milliards en 1992, soit une hausse de 13 % au cours de cette décennie.

En termes de parts de marché :
- le pétrole est la source d’énergie la plus courante avec près de 38% des parts et ce grâce surtout au secteur des transports
- il est suivi, à parts presque égales, par le charbon (24%) et le gaz naturel
- 23%
- le nucléaire représente un peu moins de 7% du marché mondial
- l’hydroélectricité et autres énergies renouvelables environ 8 %.

Ainsi, ces résultats montrent sans ambiguïté aucune que les combustibles fossiles sont, en dépit de la mauvaise image de marque qui leur est souvent associée, d’une importance fondamentale pour nos économies. En effet, ils répondent à la demande énergétique mondiale à hauteur de 85 % !!!, la partie restante étant satisfaite par l’énergie nucléaire (7%) et les énergies renouvelables (8%). Si les politiques en vigueur se poursuivent, cette dépendance ne pourra que s’accroître.

L’énergie hydraulique est aujourd’hui, la première source d’électricité d’origine renouvelable. La puissance installée dans le monde atteint 740 GW pour une production annuelle de 2,7.10^12 kWh.

Dans de nombreux pays industrialisés, cette énergie est exploitée au voisinage du maximum de son potentiel Et bien que certaines régions soient favorisées de part leur géographie (Canada, Chine, Norvège…), il existe de part le monde de nombreux cours d’eau peu exploités (11 % en Asie, 7 % dans les pays de la CEI et 4 % seulement en Afrique).

Au niveau mondial, l’énergie hydraulique pourrait permettre de produire annuellement 40,5.10^12 kWh. Sur l’ensemble des sites, 14,3.10^12 kWh seraient techniquement exploitables soit plus que consommation actuelle totale d’électricité. La Chine arrive au premier rang en terme de potentiel avec 370 GW constructibles et 900.10^9 kWh/an.

La plus grande centrale (Itaipu) sur la frontière du Brésil et du Paraguay a une puissance de 12,6 GW (début de la mise en service en 1991,90.10^9kWh produits en 1999).

La croissance de cette filière s’effectue surtout dans les pays en voie de développement possédant les ressources.

Concernant les PCH dans le monde, le potentiel est, comme à la Réunion, encore sous exploité. La production potentielle globale est estimée à 100.10^9 kWh/an.

En France, alors que l’exploitation du potentiel de la grande hydraulique est quasiment maximal (90% des ressources utilisées), le potentiel d’installation de PCH a été estimé à 3500, avec une productivité de 100.109 kWh/an.

Source : "PRODUCTION D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE PAR SOURCES RENOUVELABLES" - D4005 - Technique de l’Ingénieur

Des extensions de stockage sur les grandes unités existantes pourraient être mises en oeuvre. Selon le PRERURE, 55% du potentiel total de microcentrales devra être installé en 2013. Le potentiel de centrales de stokages des énergies intermittentes devra être évalué. Des propositions ont été faites sur le réseau ILO. Le PRERURE ayant posé comme objectif une autonomie énergétique totale en 2025, y compris du point de vue du stockage des énergies intermittentes, le potentiel de microcentrale, de centrale de stockages des énergies intermitentes et les extensions de stockages des installations existantes, devront être installés à 100% en 2025.

Tout ce potentiel est à évaluer. Mais il est potentiellement significatif. La filière stockage déstockage des énergie intermittentes type solaire et éloien sous forme hydraulique est stratégique pour l’autonomie électrique de l’île en renouvelable.

TAKAMAKA 2 - Ouvrages Amont, Débit capté : 9 m3/s, Barrage : 116000 m3, Hauteur de chute : 324 m - 29 MW

RIVIERE DE L’EST - Ouvrage amont, hauteur de chute 800 m, 3 réservoirs de 5 000M3 chacuns - Débit 10m3 - Usine, 3 groupes Pelton de 22,7 MW, Productibilité moyenne : 360 GWh

Bras de la Plaine : 2 MW

Langevin : 4 MW

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