L'énergie hydraulique
De toutes les énergies renouvelables , l'énergie hydraulique est une des plus
séduisantes et son utilisation remonte très loin dans le passé.
Cette énergie provient du soleil , comme toutes les énergies dont dispose
la planète .
Le flux
solaire incident en dehors de l’atmosphère est en moyenne de
1 367 W/m2. L’énergie reçue par la Terre en un an est donc de 5,54
* 10 puissance 24 joules, dont 30 p. 100 sont réfléchis et
renvoyés dans l’espace, 23 p. 100 sont utilisés pour le cycle
évaporation/précipitation de l’eau et moins de 1 p. 100 pour le cycle
du carbone (croissance de la biomasse), des vents et des courants. Le reste (46
p. 100) est absorbé par l’air, les continents et les océans et
transformé en chaleur, ce qui représente plus de 62 000 Gtep/an
(1 tep = 42 * 10 puissance 9 Joules (2)), soit plus de 6 000 fois
la consommation mondiale d’énergie primaire.
Le cycle de l’eau dans la biosphère est donc fondé en particulier sur l’évaporation
d’une infime partie de l’eau des océans par l’énergie solaire. Cette eau
forme les précipitations, dont une partie tombe sur les continents et permet la
croissance de la biomasse et la formation des rivières et des fleuves.
Mais des 23 %
mentionnés ci-dessus une bien faible partie se retrouve en eau condensée potentiellement
utilisable .; le rendement du grand moteur thermique est très faible ..
L’énergie
potentielle de ces précipitations entre leur point de chute sur les continents
et le niveau de la mer est de l’ordre de 80 000 TeraWattsheures
par an ( TWh/an.) (1)
soit 4 fois la consommation totale d'électricité mondiale en l'an 2000 .
Sur ce total, le potentiel techniquement exploitable est de l’ordre de 15 000 TWh/an,
alors que seulement 2 300 TWh/an
sont actuellement (1994) exploités sous forme d’électricité produite par
des centrales hydroélectriques. En assurant ainsi 18 p. 100
des 12 800 TWh
d’électricité produites dans le monde en 1994, l’hydroélectricité est
ainsi la principale filière de production mondiale d’électricité primaire
(c’est-à-dire produite sans recourir au charbon, au pétrole ou au gaz). La
croissance de sa contribution est régulière et correspond à plus de 10 GW/an
de croissance du parc installé mondial. Dans le futur, cette croissance va
continuer, compte tenu de plusieurs facteurs favorables:
– Seulement
15 p. 100
du potentiel technique est équipé, avec des situations très contrastées
suivant les pays. Un petit nombre d’entre eux, dont la France et la Suisse,
ont exploité plus de 90 p. 100
de leur potentiel technique, en démontrant ainsi qu’il est possible de mettre
en valeur ce potentiel sans problèmes majeurs de coût et d’environnement. À
l’opposé, l’Asie et l’Amérique latine n’ont exploité que 20 p. 100
de leur potentiel, et l’Afrique seulement 5 p. 100.
Le potentiel de croissance est donc très important, en particulier dans les
pays émergents et en développement.
– Le
coût du kilowattheure hydroélectrique est compétitif vis-à-vis de l’électricité
d’origine fossile (charbon et hydrocarbures), surtout si l’on prend en
compte le fait que très souvent les aménagements hydroélectriques sont à
buts multiples: énergie, irrigation, contrôle des crues, etc. Par ailleurs,
une fois les emprunts initiaux remboursés, soit après vingt ou trente ans, le
coût du kilowattheure hydroélectrique tombe de 0,3 F/kWh
à beaucoup moins de 0,1 F/kWh
(puisque seules les dépenses d’exploitation et d’entretien-maintenance sont
à assurer, ainsi que des provisions pour de grosses réparations). Sur le long
terme, on assiste ainsi à la création d’une "rente
hydroélectrique", qui peut être très importante qualitativement et
quantitativement.
– La
"valeur" de l’hydroélectricité pour la gestion des systèmes
électriques est très élevée, car, avec ses réserves de puissance des
barrages mobilisables en quelques minutes, elle permet le mieux d’adapter
finement l’offre à la demande d’électricité sur un réseau.
– Les
technologies de fabrication des équipements (turbines, alternateurs) et de
réalisation des ouvrages sont déjà maîtrisées par les grands pays en
développement ou émergents (Chine, Inde, Brésil...), ce qui réduira leur
déficit commercial avec les pays industrialisés.
– Les
tailles des aménagements hydroélectriques sont adaptées aux différents
besoins des communautés humaines: moyennes et grandes centrales (de 10 à 1 000 MW
et plus) pour les réseaux interconnectés; petites centrales hydroélectriques
(P.C.H., moins de 10 MW)
pour les réseaux régionaux ou locaux et accessibles aux producteurs autonomes
et aux collectivités locales; centrales villageoises de quelques kilowatts à
quelques centaines qui ont un rôle économique et social irremplaçable dans
les pays en développement.
Ainsi, en Chine, de 1984 à 1992, plus de 90 millions
d’habitants ont eu accès à l’électricité grâce à de petites centrales
hydroélectriques villageoises autonomes, qui assurent à la fois les besoins
domestiques et productifs (pompes d’irrigation, ateliers, petites industries
locales). Au total, la production mondiale des P.C.H. peut être évaluée en
1993 à 80 TWh/an
(dont 43 pour la Chine), alors que le potentiel technique et économique mondial
est de plus de 500 TWh/an.
– Les
solutions pour intégrer au mieux les aménagements hydroélectriques dans l’environnement
local sont connues, et les méthodes d’analyse et les équipements adéquats
sont disponibles (méthodes de détermination des débits réservés à laisser
en permanence dans les rivières, conception des passes à poissons, turbines
sur de très faibles chutes permettant d’éviter les barrages et les
dérivations de fleuves...).
– Les
progrès en cours et à venir sur le transport à longue distance de l’électricité
permettront de plus en plus de mettre en valeur des "mégagisements"
hydroélectriques encore inexploités (Himalaya, Andes, bas Zaïre, etc.). À
plus long terme, si la production de nouveaux vecteurs énergétiques
(hydrogène, par exemple) à partir de sources énergétiques ne produisant pas
de gaz à effet de serre venait à se révéler nécessaire, l’hydroélectricité
sur ce type de gisements serait sans doute la filière la mieux adaptée du fait
de son faible coût et de sa disponibilité.
À l’inverse, des facteurs négatifs peuvent freiner le développement
futur de l’hydroélectricité. Le plus important est la déréglementation du
secteur électrique, à la fois dans les pays industrialisés et dans les pays
émergents, qui conduit les compagnies d’électricité à faire des calculs
économiques sur le court terme et donc à privilégier les centrales au coût d’investissement
le plus faible (par exemple, les centrales au gaz naturel à cycles combinés),
même si tous calculs faits, le coût de l’hydroélectricité serait plus
intéressant sur le long terme. Le second facteur est la décision de pays
industrialisés (la Suède, par exemple) de "geler" tout ou partie de
leur potentiel hydroélectrique inexploité afin de laisser les rivières et les
fleuves non aménagés à l’état naturel.
Cette position peut se justifier tant que la nécessité de lutter contre les
émissions de gaz à effet de serre n’apparaît pas clairement. En cas
contraire, elle serait difficilement justifiable et ouvrirait plutôt la voie à
des positions aussi radicales concernant d’autres filières d’énergies
renouvelables – par
exemple avec l’argument de laisser libres de toute intrusion d’aérogénérateurs
les grands espaces ventés et sauvages de tel ou tel pays.
Le privilège, mais aussi le (léger) fardeau, de l’hydroélectricité est
en effet d’avoir été la première filière d’énergie renouvelable
industrialisée à grande échelle pour la production d’électricité. À ce
titre, il vaut mieux analyser impartialement ses quelques revers et erreurs à
la lumière de son succès et de ses réussites globales et en tirer des
conclusions opérationnelles pour les autres filières d’énergies
renouvelables, plutôt que de chercher à présenter celles-ci comme une relève
et une alternative qui éviteront tous les aspects négatifs, réels ou
imaginés, de l’hydroélectricité.
CONSIDERATIONS
PLUS SCIENTIFIQUES
Notes
(1) 1 Twh = mille millions de Kwh
(2) 1 Tep= 1 tonne équivalent pétrole ayant un
potentiel énergétique de 10 puissance 7 thermies (dénommées anciennement
grandes calories) soit 4.18 * 10 puissance 10 joules
1 Gtep = 10 puissance 9 Teps
Avec des extraits de Encyclopædia Universalis
France S.A.Tous droits de propriété intellectuelle et industrielle réservés.
Notes memo
1 Kw= 1000 W = 1000 joules/sec
1 Kwh= 1000 Wh = 1000 joules/sec * 3600 = 3600000
joules= 861244 petites calories
= 861 Thermies
1 Thermie= 4180 joules
1 kilogrammètre = 9.81 joules (anciennes unités)
1 Newton * 1 mètre = 1 joule (SI)
1 joule/sec = 1 watts
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