Hydraulique

Sous nos latitudes, les émissions quasi nulles de gaz polluants ou à effet de serre, la souplesse d’utilisation, la compétitivité, le stockage d’énergie, les fortes productions, sont les grands avantages de l’hydroélectricité qui a assuré 18,7 % (2 672 TWh) de la production d’électricité mondiale en 1998.

Seule énergie renouvelable exploitée à grande échelle dans le monde, elle est aussi la première des énergies renouvelables devant la biomasse (155 TWh produits en 1998), la géothermie (42,3 TWh), l’éolien (22 TWh en 1999) et le solaire (1,2 TWh). En hausse de 2 % en moyenne par an dans le monde de 1993 à 1999, elle se développe essentiellement en Asie du Sud (+ 5,1 %) et en Amérique du Sud (+4,3 %).

Avec une production hydraulique de 65 TWh en France en 2000 (13 % de sa fourniture totale), le groupe EDF se place au premier rang des producteurs d’énergie renouvelable de l’Union Européenne où il s’est également engagé dans des sociétés à forte composante hydraulique : Graninge en Suède, Atel en Suisse, Estag en Autriche.

Il intervient aussi comme investisseur et opérateur en Amérique du Sud et en Asie.

Maintenir en permanence l’équilibre entre production et consommation

En France, les centrales hydrauliques d’EDF représentent une puissance installée de 24 100 hMW (25 % de la puissance totale du parc de production national). EDF exploite 550 installations hydroélectriques (allant de quelques dizaines de kW de puissance à 1 800 MW) et 220 barrages (dont 150 hauts de plus de 20 mètres). Plus de 7,5 milliards de m3, soit les 3/4 des réserves d’eau de surface françaises, sont stockés dans les retenues des barrages qui servent également à l’irrigation, à la satisfaction des besoins industriels, à l’alimentation en eau potable, à l’amélioration de la navigabilité des grands fleuves et à la valorisation du patrimoine touristique.

La quasi-totalité du volume prélevé par EDF, environ 93 %, est très rapidement rendue au milieu naturel.

L’énergie hydraulique est intermittente : les précipitations varient d’un mois et d’une année sur l’autre. Mais elle présente l’avantage de pouvoir être stockée. Accumulée dans les retenues des barrages, l’énergie hydraulique est facilement et rapidement mobilisable : il suffit par exemple de 2 minutes à l’usine de Grand’Maison dans les Alpes pour fournir une puissance de 1 800 MW (deux fois celle de 2 réacteurs nucléaires 900 MW).

L’hydroélectricité joue ainsi un rôle de régulateur du réseau électrique français, indispensable pour répondre aux brusques variations de la demande globale, en cas de vague de froid par exemple. Elle est donc un élément essentiel à la sûreté, à la souplesse et à l’économie globale du parc énergétique.

Une croissance importante en Amérique du Sud et en Asie

Si les possibilités de développement de l’hydraulique sont aujourd’hui limitées en France où la plupart des sites sont équipés, ses perspectives sont importantes à l’échelle mondiale où elle enregistre une croissance annuelle supérieure à 2 % par an, surtout en Amérique du Sud et en Asie. Des régions où le groupe EDF intervient notamment :

  • en Argentine, où le groupe EDF exploite depuis 1994 les deux barrages de Los Nihuiles et Rio Diamante. D’une puissance installée de 670 MW, ils fournissent près de la moitié de la production d’électricité de la province de Mendoza,
  • en Bolivie où, avec ses partenaires du E7 (qui regroupe les 8 plus grands électriciens mondiaux, impliqués dans le développement durable), le groupe a engagé en novembre 2000 un projet pour apporter l’électricité à 100 000 personnes dans une région isolée de l’Amazonie, à partir d’une mini-usine de production d’électricité (5,5 MW) au fil de l’eau,
  • en Asie, où le groupe EDF a réalisé des missions d’assistance et d’expertise pour les barrages chinois de Xiao Wan et de Boaquan, pour les stations de transfert d’énergie par pompage de Tian Huang Ping (Chine) et Turga (Inde) et où il participe au projet du barrage de Nam Theun au Laos, sous l’égide de la Banque Mondiale.
  • en Afrique, le groupe a assuré la maîtrise d’œuvre de la construction du barrage (3 X 25 MW) de Garafiri en Guinée qui couvre la moitié des besoins du pays en électricité et contribue à l’alimentation en eau durant la saison sèche.

Barrages et usines

Les barrages ne fournissent pas d’électricité : ils ne constituent qu’une retenue d’eau. Ce sont les turbines et alternateurs situés dans l’usine, qui est parfois à une bonne distance du barrage, qui produisent l’électricité.

On distingue trois familles de barrages :

  • les barrages-poids où la poussée de l’eau est repoussée sur le sol,
  • les barrages-voûtes, constitués par une voûte en béton, qui repoussent la poussée hydrostatique sur les rives,
  • les barrages mobiles destinés aux cours d’eau à fort débit et qui peuvent supporter de fortes crues grâce à leurs vannes permettant de laisser couler des débits d’eau très importants.

Les usines présentent autant de variété que les barrages.

On distingue les centrales de haute chute (grande hauteur, faible débit), de moyenne chute (dénivelée moyenne, débit assez important) et de basse chute (dénivelée faible, fort débit).

Elles diffèrent aussi par la durée d’utilisation de la retenue d’eau : plus de 400 heures de réserve pour les usines de lac, de 400 à 2 heures pour les usines d’éclusée, moins de deux heures pour les usines au fil de l’eau.

  • Les usines de lac sont le plus souvent des usines de haute chute situées en montagne, dont la réserve d’eau est constituée par de grands barrages comme ceux de Serre-Ponçon dans les Alpes (1 300 millions m3) ou de Roselend en Savoie (200 millions m3). Elles assurent la régulation saisonnière de la production d’électricité, grâce à la capacité très importante de leur réservoir. L’énergie peut ainsi être stockée pour n’être exploitée qu’à la saison hivernale, quand la demande d’électricité est forte.
  • Les usines d’éclusée sont généralement situées dans des régions au relief modéré comme le Jura (Vouglans) ou le Massif Central (Grangent). Accumulées sur de courtes périodes (2 à 400 heures), leurs réserves permettent de réguler la production journalière ou hebdomadaire.
  • Les usines au fil de l’eau situées sur les fleuves n’ont pas de réservoir. Leur capacité de retenue n’excède pas 2 heures. Alimentées par le débit du fleuve, elles fournissent une production de base et ne jouent pas de rôle régulateur. C’est le cas des dix usines du Rhin.
  • Les usines de pompage-turbinage fonctionnent sur le principe du recyclage de l’eau. Aux périodes creuses, quand l’électricité est bon marché, l’eau est remontée par pompage de leur bassin inférieur vers leur bassin supérieur. En période de pointe, lorsque l’électricité est chère, l’eau redescend du bassin supérieur pour être "turbinée" et produire ainsi de l’électricité à la période la plus intéressante. En France, la plus puissante de ces stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) est celle de Grand’Maison (1 800 MW).

Des chiffres

  • Le barrage le plus haut : Tignes (Savoie) 180 mètres
  • La centrale la plus puissante : Grand’Maison (Isère) 1 800 MW
  • Les plus grandes réserves d’eau : Serre-Ponçon (Hautes-Alpes) 1,27 milliard m³, Petit-Saut (Guyane) 3,5 milliards m³
  • La plus haute chute : Portillon (Haute-Garonne) 1 420 mètres