Recherche:Pastech/244-1 Barrages Hydroélectriques

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Histoire[modifier | modifier le wikicode]

Description des barrages[modifier | modifier le wikicode]

Construction[modifier | modifier le wikicode]

Fonctionnement[modifier | modifier le wikicode]

Fonctionnement générale d'un barrage[modifier | modifier le wikicode]

Moyen alternatif de production d'énergie, les barrages hydrauliques mettent à profit l’énergie mécanique de l’eau afin de la convertir en électricité. Dans cet objectif, un canal d’amenée redirige l’eau jusqu’à un conduit où elle va accumuler de l'énergie cinétique. De là, l’eau transmet son énergie à une turbine qui convertit cette énergie en électricité par le biais d'un alternateur. Pour des raisons pratiques, afin de limiter les pertes dû à son transport, on augmente la tension du courant par le biais de transformateurs avant de la redistribuer aux divers clients.

Les barrages hydrauliques sont divisibles en quatre catégories. Répartis sur près de 250 000 km de rivières en France, on aura premièrement les petites installations qui regroupe les barrages dit « au fil de l’eau » et les installations dites « éclusées ». Ces dernières de petites tailles assurent une production électrique mineur. En France, leur nombre s’élèvent à environ 2300 en 2018 pour une part d’environ 10% de la totalité de l’énergie hydroélectrique produite (https://www.france-hydro-electricite.fr/lhydroelectricite-en-france/chiffres-clefs). On distinguera toutefois les installations au « fil de l’eau » qui ont la particularité d’avoir une production électrique continue et dépendante du débit du cours d’eau. Les installations « éclusées » ont quant à elles vocation à être utilisé lors de fort pic de consommation d’énergie et ne fonctionne que sur de courtes durées (2 à 400 heures suivant les barrages en raison de leur réservoir de petite taille). 

Enfin, il est possible de trouver des infrastructures de plus grandes envergures. Parmi elles, les « centrales lacs », situées majoritairement à l’aval des montagnes, offrent une grande capacité de stockage. Permettant ainsi, une production électrique conséquente sur le long terme. Les STEP (Stations de Transfert d’Énergie par Pompage), sont-elles aussi membres à part entière de cette catégorie. Elles auront cependant davantage vocation à stocker l’énergie qu’à en produire. Celles-ci fonctionnent sous le principe de pompage turbinage. Il s’agit d’utiliser l’énergie potentiel de l’eau. Cette eau placée à haute altitude, peut-être ensuite restitué à son fleuve lors de fortes demandes énergétique. Elle va alors enclencher une turbine qui convertira l’énergie potentiel d’altitude accumulé par l’eau en une énergie électrique via un alternateur. Ce processus se fait généralement de nuit lorsque la consommation et le coût de l’électricité ce fait faible. Cela, afin de limiter les pertes d’énergie que génère les centrales nucléaires, tout en limitant les coûts. En effet, la production énergétique de ces centrales, ne peut être stoppé et est continu même de nuit.  

Les STEP sont de ce fait des systèmes très largement utilisées à l’échelle planétaire. Bien plus efficaces que les piles, il s’agit d’un moyen de stockage de référence, le premier dans le monde. Elles proposent une capacité de stockage importante pour un volume occupé raisonnable. En France, elles représentent 18% de l’énergie hydroélectrique produite

La puissance d'un barrage[modifier | modifier le wikicode]

Diagramme de répartition de la puissance des différents types d'installations hydrauliques.

La puissance d’un barrage hydraulique dépend de plusieurs facteurs. Parmi eux se trouve le débit de l’eau, la hauteur de chute ainsi que le rendement global de l’infrastructure.  Ainsi, on différencie les barrages de haute, moyenne et basse chute. Afin de fonctionner à puissance optimale on va donc privilégier un débit important pour une chute réduite, comme on privilégierait une chute importante pour un débit faible. Cependant, on préfère maximiser ces deux facteurs. La puissance d’un barrage est donnée par :



Qui est à différencier avec l’énergie potentiel que peut délivrer le barrage :



Avec P la puissance (en W), Q le débit (), p la pression (exprimée en Pascal : Pa),  le rendement , h la hauteur de chute (en m),  la masse volumique de l’eau (en kg/), E l'énergie (en Joule J), V le volume d'eau (en ) et g l’accélération terrestre de la terre (m/).

Les différents type de turbines[modifier | modifier le wikicode]

Le rendement d’un barrage dépend principalement de sa turbine. Elles sont par ailleurs amenées à changer suivant la hauteur ou le débit de chute. Ainsi, la turbin Kaplan est un choix judicieux pour un barrage de haute chute, tandis que la turbine Pelton le serait pour un basse chute.

Ce graphique a été créé pour donner un ordre d'idée du choix de la bobine suivant la hauteur et le débit de chute.

Le rendement, d’une turbine ce calcul de la manière suivante. Il va s’agir de l’énergie récupérée (transmise), sur l’énergie total disponible. Ici, il va s’agir de l’énergie mécanique récupérée divisée par l’énergie potentiel d’altitude de l’eau utilisée. Soit :







Les enjeux[modifier | modifier le wikicode]

Les impacts[modifier | modifier le wikicode]

Sociaux[modifier | modifier le wikicode]

Économiques[modifier | modifier le wikicode]

Environnementaux[modifier | modifier le wikicode]