Hydroélectricité

L’hydroélectricité , ou Énergie hydroélectrique , est l’électricité produite à partir de l’hydroélectricité . En 2020, l’hydroélectricité a produit un sixième de l’électricité mondiale, soit près de 4500 TWh , soit plus que toutes les autres énergies renouvelables combinées et aussi plus que l’énergie nucléaire . ^[3]

Le barrage des Trois Gorges, dans le centre de la Chine , est la plus grande installation de production d’électricité au monde.

Production mondiale d’électricité en 2019 par source (la production totale était de 27 PWh ) ^{[1] [2]}

Charbon (37%) Gaz naturel (24 %) Hydroélectricité (16%) Nucléaire (10%) Vent (5%) Solaire (3%) Autre (5 %)

Apprendre encore plus Cet article doit être mis à jour . La raison invoquée est la suivante : Rapport AIE 2021 https://www.iea.org/reports/hydropower-special-market-report . ( janvier 2022 )Veuillez aider à mettre à jour cet article pour refléter les événements récents ou les informations nouvellement disponibles.

L’hydroélectricité peut fournir à la demande de grandes quantités d’électricité à faible émission de carbone, ce qui en fait la clé de nombreux réseaux électriques sûrs et propres. ^[3] Avec un barrage et un réservoir, c’est aussi une source d’électricité flexible, puisque la quantité produite par la station peut être augmentée ou diminuée en quelques secondes ou minutes pour s’adapter à l’évolution des demandes d’énergie. Une fois qu’un complexe hydroélectrique est construit, le projet ne produit aucun déchet direct et il a presque toujours un niveau de production de gaz à effet de serre considérablement inférieur à celui des centrales à énergie fossile . ^[4] Cependant, lorsqu’ils sont construits dans des zones de forêt pluviale de basse altitude , où l’inondation d’une partie de la forêt est nécessaire, ils peuvent émettre des quantités substantielles de gaz à effet de serre.

La construction d’un complexe hydroélectrique peut entraîner des impacts environnementaux importants, principalement en termes de perte de terres arables et de déplacements de population. Ils perturbent également l’écologie naturelle de la rivière concernée, affectant les habitats et les écosystèmes, ainsi que les schémas d’envasement et d’érosion. Alors que les barrages peuvent améliorer les risques d’inondation, ils contiennent également un risque de rupture de barrage , qui peut être catastrophique.

Histoire

Musée de la centrale hydroélectrique “Sous la ville” en Serbie , construit en 1900. ^[5]

L’hydroélectricité est utilisée depuis l’Antiquité pour moudre la farine et effectuer d’autres tâches. À la fin du XVIIIe siècle, l’énergie hydraulique a fourni la source d’énergie nécessaire au début de la révolution industrielle . Au milieu des années 1770, l’ingénieur français Bernard Forest de Bélidor publia Architecture Hydraulique , qui décrivait les machines hydrauliques à axe vertical et horizontal, et en 1771 , la combinaison de l’énergie hydraulique , de la charpente hydraulique et de la production continue de Richard Arkwright joua un rôle important . dans le développement du système d’usine, avec des pratiques d’emploi modernes. ^[6] Dans les années 1840, le réseau hydrauliquea été développé pour produire et transmettre de l’Énergie hydroélectrique aux utilisateurs finaux. À la fin du 19e siècle, le Générateur électrique a été développé et peut désormais être couplé à l’hydraulique. ^[7] La ​​demande croissante résultant de la révolution industrielle stimulerait également le développement. ^[8] En 1878, le premier projet d’Énergie hydroélectrique au monde a été développé à Cragside dans le Northumberland , en Angleterre, par William Armstrong . Il a été utilisé pour alimenter une seule lampe à arc dans sa galerie d’art. ^[9] L’ancienne centrale électrique de Schoelkopf n°1 , aux États-Unis, près des chutes du Niagara, a commencé à produire de l’électricité en 1881. La première centrale hydroélectrique d’ Edison , la Vulcan Street Plant , a commencé à fonctionner le 30 septembre 1882 à Appleton, Wisconsin , avec une puissance d’environ 12,5 kilowatts. ^[10] En 1886, il y avait 45 centrales hydroélectriques aux États-Unis et au Canada; et en 1889, il y en avait 200 aux États-Unis seulement. ^[7]

La maison du générateur à eau du château de Warwick , utilisée pour la production d’électricité pour le château de 1894 à 1940

Au début du XXe siècle, de nombreuses petites centrales hydroélectriques étaient construites par des sociétés commerciales dans les montagnes proches des zones métropolitaines. Grenoble , en France, a organisé le Salon international de l’hydroélectricité et du tourisme , avec plus d’un million de visiteurs. En 1920, alors que 40 % de l’électricité produite aux États-Unis était hydroélectrique, la Federal Power Act a été promulguée. La loi a créé la Federal Power Commission pour réglementer les centrales hydroélectriques sur les terres et les eaux fédérales. Au fur et à mesure que les centrales électriques devenaient plus grandes, leurs barrages associés développaient des objectifs supplémentaires, notamment le contrôle des inondations , l’irrigation et la navigation .. Le financement fédéral est devenu nécessaire pour le développement à grande échelle, et des sociétés appartenant au gouvernement fédéral, telles que la Tennessee Valley Authority (1933) et la Bonneville Power Administration (1937) ont été créées. ^[8] De plus, le Bureau of Reclamation , qui avait lancé une série de projets d’irrigation dans l’ouest des États-Unis au début du 20e siècle, construisait maintenant de grands projets hydroélectriques tels que le barrage Hoover de 1928 . ^[11] Le United States Army Corps of Engineers a également été impliqué dans le développement hydroélectrique, achevant le barrage de Bonneville en 1937 et étant reconnu par le Flood Control Act de 1936.en tant que première agence fédérale de lutte contre les inondations. ^[12]

Les centrales hydroélectriques ont continué à s’agrandir tout au long du XXe siècle. L’hydroélectricité était appelée houille blanche . ^[13] La centrale électrique initiale de 1 345 MW du barrage Hoover était la plus grande centrale hydroélectrique du monde en 1936 ; il a été éclipsé par le barrage de Grand Coulee de 6 809 MW en 1942. ^[14] Le barrage d’ Itaipu a ouvert ses portes en 1984 en Amérique du Sud en tant que plus grand, produisant 14 GW , mais a été dépassé en 2008 par le barrage des Trois Gorges en Chine à 22,5 GW . L’hydroélectricité alimenterait à terme certains pays, dont la Norvège , République démocratique du Congo , Paraguay et Brésil , avec plus de 85% de leur électricité.

Potentiel futur

En 2021, l’AIE a déclaré que davantage d’efforts étaient nécessaires pour aider à limiter le changement climatique . ^[15] Le potentiel technique ^{[ clarification nécessaire ]} de développement hydroélectrique dans le monde est bien supérieur à la production réelle : le pourcentage de capacité hydroélectrique potentielle qui n’a pas été développé est de 71 % en Europe, 75 % en Amérique du Nord, 79 % en Amérique du Sud, 95 % en Afrique, 95 % au Moyen-Orient et 82 % en Asie-Pacifique. ^[16] En raison des réalités politiques des nouveaux réservoirs dans les pays occidentaux, des limitations économiques dans le tiers monde et de l’absence d’un système de transmission dans les zones non développées, peut-être 25 % du potentiel techniquement exploitable restant peut être développé avant 2050, ^{[citation nécessaire ]}avec la majeure partie de ce qui se trouve dans la région Asie-Pacifique. Certains pays ont fortement développé leur potentiel hydroélectrique et ont très peu de marge de croissance : la Suisse produit 88% de son potentiel et le Mexique 80%. ^[16]

Modernisation des infrastructures existantes

En 2021, l’AIE a déclaré que d’importantes rénovations de modernisation étaient nécessaires. ^{[3] : 67}

Génération de méthodes

Coupe d’un barrage hydroélectrique conventionnel Accumulation par pompage Au fil de l’eau Marée

Conventionnel (barrages)

La majeure partie de l’Énergie hydroélectrique provient de l’ énergie potentielle de l’eau du barrage entraînant une turbine à eau et un générateur . La puissance extraite de l’eau dépend du volume et de la différence de hauteur entre la source et la sortie de l’eau. Cette différence de hauteur s’appelle la tête . Un gros tuyau (la ” conduite forcée “) amène l’eau du réservoir à la turbine. ^[17]

Accumulation par pompage

Cette méthode produit de l’électricité pour répondre aux demandes de pointe élevées en déplaçant l’eau entre des réservoirs à différentes altitudes. En période de faible demande d’électricité, la capacité de production excédentaire est utilisée pour pomper l’eau dans le réservoir supérieur, fournissant ainsi une réponse côté demande . ^[3] Lorsque la demande augmente, l’eau est renvoyée dans le réservoir inférieur par une turbine. En 2021, les systèmes de stockage par pompage ont fourni près de 85 % des 190 GW de stockage d’énergie du réseau mondial ^[3] et améliorent le facteur de capacité journalière du système de production. Le stockage pompé n’est pas une source d’énergie et apparaît comme un nombre négatif dans les listes. ^[18]

Au fil de l’eau

Les centrales hydroélectriques au fil de l’eau sont celles dont la capacité de réservoir est faible ou nulle, de sorte que seule l’eau provenant de l’amont est disponible pour la production à ce moment-là, et tout excédent doit rester inutilisé. Un approvisionnement constant en eau d’un lac ou d’un réservoir existant en amont est un avantage important dans le choix des sites pour le fil de l’eau. ^[19]

Marée

Une centrale marémotrice utilise la montée et la descente quotidiennes de l’eau de l’océan dues aux marées ; ces sources sont hautement prévisibles et, si les conditions permettent la construction de réservoirs, peuvent également être distribuées pour produire de l’électricité pendant les périodes de forte demande. Les types moins courants de systèmes hydroélectriques utilisent l’énergie cinétique de l’eau ou des sources sans barrage telles que les roues hydrauliques en dessous . L’énergie marémotrice est viable dans un nombre relativement restreint d’endroits dans le monde. ^[20]

Tailles, types et capacités des installations hydroélectriques

Grandes installations

Les centrales hydroélectriques à grande échelle sont plus communément considérées comme les plus grandes installations de production d’électricité au monde, certaines installations hydroélectriques étant capables de générer plus du double de la capacité installée des plus grandes centrales nucléaires actuelles .

Bien qu’il n’existe aucune définition officielle de la plage de puissance des grandes centrales hydroélectriques, les installations de plus de quelques centaines de mégawatts sont généralement considérées comme de grandes installations hydroélectriques.

Actuellement, seules cinq installations de plus de 10 GW ( 10 000 MW ) sont en exploitation dans le monde, voir tableau ci-dessous. ^[21]

Rang	Station	Pays	Emplacement	Capacité ( MW )
1.	Barrage des Trois Gorges	Chine	30°49′15′′N 111°00′08′′E / 30.82083°N 111.00222°E / 30.82083 ; 111.00222 ( Barrage des Trois Gorges )	22 500
2.	Barrage d’Itaipu	Brésil Paraguay	25°24′31′′S 54°35′21′′O / 25.40861°S 54.58917°O / -25,40861 ; -54.58917 ( Barrage d’Itaipu )	14 000
3.	Barrage de Xiluodu	Chine	28°15′35′′N 103°38′58′′E / 28.25972°N 103.64944°E / 28,25972 ; 103.64944 ( Barrage de Xiluodu )	13 860
4.	Barrage de Belo Monte	Brésil	03°06′57′′S 51°47′45′′O / 3.11583°S 51.79583°O / -3,11583 ; -51.79583 ( Barrage de Belo Monte )	11 233
5.	Barrage de Gouri	Venezuela	07°45′59′′N 62°59′57′′O / 7.76639°N 62.99917°O / 7,76639 ; -62,99917 ( Barrage de Guri )	10 200

Vue panoramique du barrage d’ Itaipu , avec les déversoirs (fermés au moment de la photo) sur la gauche. En 1994, l’ American Society of Civil Engineers a élu le barrage d’Itaipu comme l’une des Sept merveilles du monde moderne . ^[22]

Petit

La petite hydro est le développement de l’ Énergie hydroélectrique à une échelle desservant une petite communauté ou une usine industrielle. La définition d’un projet de petite hydroélectricité varie, mais une capacité de production allant jusqu’à 10 mégawatts (MW) est généralement acceptée comme la limite supérieure de ce que l’on peut appeler la petite hydroélectricité. Cela peut être étendu à 25 MW et 30 MW au Canada et aux États-Unis. ^{[23] [24]}

Une micro-centrale hydroélectrique au Vietnam Hydroélectricité Pico à Mondulkiri , Cambodge

Les petites centrales hydroélectriques peuvent être connectées aux réseaux de distribution électrique conventionnels en tant que source d’énergie renouvelable à faible coût. Alternativement, de petits projets hydroélectriques peuvent être construits dans des zones isolées qui ne seraient pas rentables à desservir à partir d’un réseau, ou dans des zones où il n’y a pas de réseau de distribution électrique national. Étant donné que les petits projets hydroélectriques ont généralement un minimum de réservoirs et de travaux de construction civile, ils sont considérés comme ayant un impact environnemental relativement faible par rapport aux grandes centrales hydroélectriques. Cette diminution de l’impact environnemental dépend fortement de l’équilibre entre le débit des cours d’eau et la production d’électricité.

Micro

Micro hydro est un terme utilisé pour les installations hydroélectriques qui produisent généralement jusqu’à 100 kW d’électricité. Ces installations peuvent alimenter une maison isolée ou une petite communauté, ou sont parfois connectées à des réseaux électriques. Il existe de nombreuses installations de ce type dans le monde, en particulier dans les pays en développement, car elles peuvent fournir une source d’énergie économique sans achat de carburant. ^[25] Les micro-systèmes hydroélectriques complètent les systèmes d’énergie solaire photovoltaïque car dans de nombreuses régions, le débit d’eau, et donc l’Énergie hydroélectrique disponible, est le plus élevé en hiver lorsque l’énergie solaire est au minimum.

pic

Pico hydro est un terme utilisé pour la production d’ Énergie hydroélectrique de moins de 5 kW . Il est utile dans les petites collectivités éloignées qui n’ont besoin que d’une petite quantité d’électricité. Par exemple, le projet ITDG Pico Hydro de 1,1 kW au Kenya alimente 57 foyers avec de très petites charges électriques (par exemple, quelques lampes et un changeur de téléphone, ou une petite télévision/radio). ^[26] Des turbines encore plus petites de 200 à 300 W peuvent alimenter quelques maisons dans un pays en développement avec une chute de seulement 1 m (3 pieds). Une configuration Pico-hydro est généralement au fil de l’eau , ce qui signifie que les barrages ne sont pas utilisés, mais plutôt des tuyaux détournent une partie du débit, le font tomber sur une pente et à travers la turbine avant de le renvoyer dans le cours d’eau.

Sous la terre

Une centrale électrique souterraine est généralement utilisée dans les grandes installations et utilise une grande différence de hauteur naturelle entre deux cours d’eau, comme une chute d’eau ou un lac de montagne. Un tunnel est construit pour acheminer l’eau du réservoir haut vers la salle de production construite dans une caverne près du point le plus bas du tunnel d’eau et un canal de fuite horizontal évacuant l’eau vers la voie Navigable de sortie inférieure.

Mesure des débits du canal de fuite et du bief d’alimentation à la centrale de Limestone au Manitoba , Canada .

Calcul de la puissance disponible

Une formule simple pour estimer la production d’énergie électrique à une centrale hydroélectrique est la suivante :

P = − η ( m ̇ g Δ h ) = − η ( ( ρ V ̇ ) g Δ h ) {displaystyle P=-eta ({dot {m}}g Delta h)=-eta ((rho {dot {V}}) g Delta h)}

où

• P {displaystyle P} est la puissance (en watts )
• η {displaystyle eta} ( êta ) est le coefficient d’efficacité (un coefficient scalaire sans unité, allant de 0 pour complètement inefficace à 1 pour complètement efficace).
• ρ {style d’affichage rho} ( rho ) est la masse volumique de l’eau (~1000 kg / m ³ )
• V ̇ {displaystyle {point {V}}} est le débit volumétrique (en m ³ /s)
• m ̇ {displaystyle {point {m}}} est le débit massique (en kg/s)
• Δ h {displaystyle Delta h} ( Delta h) est le changement de hauteur (en mètres )
• g {displaystyle g} est l’accélération due à la gravité (9,8 m/s ² )

L’efficacité est souvent plus élevée (c’est-à-dire plus proche de 1) avec des turbines plus grandes et plus modernes. La production annuelle d’énergie électrique dépend de l’approvisionnement en eau disponible. Dans certaines installations, le débit d’eau peut varier d’un facteur 10:1 au cours d’une année. ^{[ citation nécessaire ]}

Propriétés

Avantages

La centrale électrique de Ffestiniog peut générer 360 MW d’électricité dans les 60 secondes suivant la demande. La flexibilité

L’hydroélectricité est une source d’électricité flexible puisque les centrales peuvent monter et descendre très rapidement pour s’adapter à l’évolution de la demande énergétique. ^[21] Les turbines hydrauliques ont un temps de démarrage de l’ordre de quelques minutes. ^[27] Bien que l’alimentation par batterie soit plus rapide, sa capacité est minuscule par rapport à l’hydroélectricité. ^[3] Il faut moins de 10 minutes pour faire passer la plupart des unités hydroélectriques du démarrage à froid à la pleine charge ; c’est plus rapide que le nucléaire et presque tous les combustibles fossiles. ^[28] La production d’électricité peut également être réduite rapidement en cas de production d’électricité excédentaire. ^[29]Par conséquent, la capacité limitée des unités hydroélectriques n’est généralement pas utilisée pour produire de l’électricité de base, sauf pour évacuer le bassin d’inondation ou répondre aux besoins en aval. ^[30] Au lieu de cela, il peut servir de secours pour les générateurs non hydroélectriques. ^[29]

Puissance de grande valeur

Le principal avantage des barrages hydroélectriques conventionnels avec réservoirs est leur capacité à stocker l’eau à faible coût pour l’ acheminer plus tard sous forme d’électricité propre de grande valeur. En 2021, l’AIE a estimé que les “réservoirs de toutes les centrales hydroélectriques conventionnelles existantes combinées peuvent stocker un total de 1 500 térawattheures (TWh) d’énergie électrique en un cycle complet”, soit “environ 170 fois plus d’énergie que le parc mondial de centrales hydroélectriques à accumulation par pompage ». ^[3] La capacité de stockage des batteries ne devrait pas dépasser le stockage pompé au cours des années 2020. ^[3] Lorsqu’elle est utilisée comme puissance de pointe pour répondre à la demande, l’hydroélectricité a une valeur supérieure à la puissance de base et une valeur beaucoup plus élevée par rapport àsources d’ énergie intermittentes telles que l’éolien et le solaire.

Les centrales hydroélectriques ont une longue durée de vie économique, certaines centrales étant toujours en service après 50 à 100 ans. ^[31] Le coût de la main-d’œuvre d’exploitation est également généralement faible, car les usines sont automatisées et ont peu de personnel sur place pendant le fonctionnement normal.

Lorsqu’un barrage sert à plusieurs fins, une centrale hydroélectrique peut être ajoutée avec un coût de construction relativement faible, fournissant un flux de revenus utile pour compenser les coûts d’exploitation du barrage. Il a été calculé que la vente de l’électricité du barrage des Trois Gorges couvrira les coûts de construction après 5 à 8 ans de pleine production. ^[32] Cependant, certaines données montrent que dans la plupart des pays, les grands barrages hydroélectriques seront trop coûteux et prendront trop de temps à construire pour offrir un rendement positif ajusté au risque, à moins que des mesures appropriées de gestion des risques ne soient mises en place. ^[33]

Aptitude aux applications industrielles

Si de nombreux projets hydroélectriques alimentent les réseaux publics d’électricité, certains sont créés pour desservir des entreprises industrielles spécifiques. Des projets hydroélectriques dédiés sont souvent construits pour fournir les quantités substantielles d’électricité nécessaires aux usines d’électrolyse de l’aluminium , par exemple. Le barrage de Grand Coulee a changé pour soutenir l’aluminium Alcoa à Bellingham, Washington , États-Unis pour les avions américains de la Seconde Guerre mondiale avant qu’il ne soit autorisé à fournir l’irrigation et l’électricité aux citoyens (en plus de l’électricité en aluminium) après la guerre. Au Suriname , le réservoir de Brokopondo a été construit pour fournir de l’électricité à l’ Alcoaindustrie de l’aluminium. La centrale électrique de Manapouri en Nouvelle-Zélande a été construite pour fournir de l’électricité à la fonderie d’aluminium de Tiwai Point .

Réduction des émissions de _CO2

Étant donné que les barrages hydroélectriques n’utilisent pas de carburant, la production d’électricité ne produit pas de dioxyde de carbone . Alors que le dioxyde de carbone est initialement produit pendant la construction du projet et qu’une partie du méthane est émise chaque année par les réservoirs, l’hydroélectricité a l’une des émissions de gaz à effet de serre les plus faibles du cycle de vie pour la production d’électricité. ^[34] Le faible impact gaz à effet de serre de l’ hydroélectricité se retrouve surtout dans les climats tempérés . Les impacts des émissions de gaz à effet de serre sont plus importants dans les régions tropicales car les réservoirs des centrales électriques des régions tropicales produisent une plus grande quantité de méthane que ceux des régions tempérées. ^[35]

Comme d’autres sources de combustibles non fossiles, l’hydroélectricité n’émet pas non plus de dioxyde de soufre, d’oxydes d’azote ou d’autres particules.

Autres utilisations du réservoir

Les réservoirs créés par les aménagements hydroélectriques fournissent souvent des installations pour les sports nautiques et deviennent eux-mêmes des attractions touristiques. Dans certains pays, l’aquaculture dans les réservoirs est courante. Les barrages à usages multiples installés pour l’irrigation soutiennent l’agriculture avec un approvisionnement en eau relativement constant. Les grands barrages hydroélectriques peuvent contrôler les inondations, qui autrement affecteraient les personnes vivant en aval du projet. ^[36] La gestion des barrages qui sont également utilisés à d’autres fins, comme l’irrigation , est compliquée. ^[3]

Désavantages

En 2021, l’AIE a appelé à “des normes de durabilité solides pour tout développement hydroélectrique avec des règles et réglementations rationalisées”. ^[3]

Dommages à l’écosystème et perte de terres Barrage de Merowe au Soudan . Les centrales hydroélectriques qui utilisent des barrages submergent de vastes étendues de terre en raison de l’exigence d’un réservoir . Ces changements de couleur ou d’ albédo terrestres , ainsi que certains projets qui submergent simultanément les forêts tropicales, peuvent dans ces cas spécifiques entraîner l’impact sur le réchauffement climatique, ou l’équivalent des gaz à effet de serre du cycle de vie des projets hydroélectriques, pour potentiellement dépasser celui des centrales électriques au charbon.

Les grands réservoirs associés aux centrales hydroélectriques traditionnelles entraînent la submersion de vastes zones en amont des barrages, détruisant parfois les forêts des basses terres et des vallées fluviales, les marais et les prairies biologiquement riches et productives. Les barrages interrompent le débit des rivières et peuvent nuire aux écosystèmes locaux, et la construction de grands barrages et réservoirs implique souvent le déplacement de personnes et d’animaux sauvages. ^[21] La perte de terres est souvent exacerbée par la fragmentation de l’habitat des zones environnantes causée par le réservoir. ^[37]

Les projets hydroélectriques peuvent perturber les écosystèmes aquatiques environnants, tant en amont qu’en aval du site de la centrale. La production d’Énergie hydroélectrique modifie l’environnement fluvial en aval. L’eau sortant d’une turbine contient généralement très peu de sédiments en suspension, ce qui peut entraîner l’affouillement des lits des rivières et la perte des berges. ^[38] Étant donné que les vannes des turbines sont souvent ouvertes par intermittence, des fluctuations rapides, voire quotidiennes, du débit de la rivière sont observées.

Sécheresse et perte d’eau par évaporation

La sécheresse et les changements saisonniers des précipitations peuvent limiter considérablement l’hydroélectricité. ^[3] L’eau peut également être perdue par évaporation. ^[39]

Envasement et manque de débit

Lorsque l’eau coule, elle a la capacité de transporter en aval des particules plus lourdes qu’elle-même. Cela a un effet négatif sur les barrages et par la suite leurs centrales électriques, en particulier celles sur les rivières ou dans les bassins versants à envasement élevé. L’envasement peut remplir un réservoir et réduire sa capacité à contrôler les inondations tout en provoquant une pression horizontale supplémentaire sur la partie amont du barrage. Finalement, certains réservoirs peuvent devenir pleins de sédiments et inutiles ou déborder lors d’une inondation et échouer. ^{[40] [41]}

Les changements dans la quantité de débit de la rivière seront en corrélation avec la quantité d’énergie produite par un barrage. Des débits fluviaux plus faibles réduiront la quantité de stockage vivant dans un réservoir, réduisant ainsi la quantité d’eau pouvant être utilisée pour l’hydroélectricité. Le résultat de la diminution du débit fluvial peut entraîner des pénuries d’électricité dans les zones qui dépendent fortement de l’Énergie hydroélectrique. Le risque de pénurie de débit peut augmenter en raison du changement climatique . ^[42] Une étude du fleuve Colorado aux États-Unis suggère que des changements climatiques modestes, comme une augmentation de la température de 2 degrés Celsius entraînant une baisse de 10 % des précipitations, pourraient réduire le ruissellement des rivières jusqu’à 40 %. ^[42] Brésilest particulièrement vulnérable en raison de sa forte dépendance à l’hydroélectricité, car l’augmentation des températures, la baisse du débit d’eau et les modifications du régime des précipitations pourraient réduire la production totale d’énergie de 7 % par an d’ici la fin du siècle. ^[42]

Émissions de méthane (des réservoirs) Le barrage Hoover aux États-Unis est une grande centrale hydroélectrique classique avec barrage, d’une capacité installée de 2 080 MW .

Les impacts positifs les plus faibles sont observés dans les régions tropicales. Dans les zones de forêt pluviale de basse altitude , où l’inondation d’une partie de la forêt est nécessaire, il a été constaté que les réservoirs des centrales électriques produisent des quantités importantes de méthane . ^[43] Cela est dû au matériel végétal dans les zones inondées qui se décompose dans un environnement anaérobie et forme du méthane, un gaz à effet de serre . Selon le rapport de la Commission mondiale des barrages , ^[44]lorsque le réservoir est grand par rapport à la capacité de production (moins de 100 watts par mètre carré de surface) et qu’aucun défrichement des forêts de la zone n’a été entrepris avant la mise en eau du réservoir, les émissions de gaz à effet de serre du réservoir peuvent être supérieures à celles d’une centrale thermique conventionnelle au fioul. ^[45]

Dans les réservoirs boréaux du Canada et de l’Europe du Nord, cependant, les émissions de gaz à effet de serre ne représentent généralement que 2 à 8 % de tout type de production thermique conventionnelle à base de combustibles fossiles. Une nouvelle classe d’opérations d’exploitation forestière sous-marine qui cible les forêts noyées peut atténuer l’effet de la dégradation des forêts. ^[46]

Déménagement

Un autre inconvénient des barrages hydroélectriques est la nécessité de relocaliser les personnes vivant là où les réservoirs sont prévus. En 2000, la Commission mondiale sur les barrages a estimé que les barrages avaient physiquement déplacé 40 à 80 millions de personnes dans le monde. ^[47]

Risques d’échec

Étant donné que les grandes installations hydroélectriques à barrage conventionnelles retiennent de grands volumes d’eau, une défaillance due à une mauvaise construction, à des catastrophes naturelles ou à un sabotage peut être catastrophique pour les établissements et les infrastructures en aval.

Lors du typhon Nina en 1975 , le barrage de Banqiao dans le sud de la Chine s’est rompu lorsque plus d’un an de pluie est tombé en 24 heures (voir Rupture du barrage de Banqiao en 1975 ). L’inondation qui en a résulté a entraîné la mort de 26 000 personnes et 145 000 autres d’épidémies. Des millions se sont retrouvés sans abri.

La création d’un barrage dans un endroit géologiquement inapproprié peut provoquer des catastrophes telles que la catastrophe de 1963 au barrage de Vajont en Italie, où près de 2 000 personnes sont mortes. ^[48]

La rupture du barrage de Malpasset à Fréjus sur la Côte d’Azur , dans le sud de la France , s’est effondrée le 2 décembre 1959, tuant 423 personnes dans l’inondation qui en a résulté. ^[49]

Les petits barrages et les micro-installations hydroélectriques créent moins de risques, mais peuvent constituer des dangers permanents même après leur déclassement. Par exemple, le petit remblai en terre du barrage Kelly Barnes s’est rompu en 1977, vingt ans après le démantèlement de sa centrale électrique, faisant 39 morts. ^[50]

Comparaison et interactions avec d’autres méthodes de production d’énergie

Cette rubrique doit être mise à jour . La raison invoquée est : des panneaux solaires sur des réservoirs, également une liaison avec la Tasmanie. ( janvier 2022 ) Please help update this article to reflect recent events or newly available information.

L’hydroélectricité élimine les émissions de gaz de combustion provenant de la combustion de combustibles fossiles , y compris les polluants tels que le dioxyde de soufre , l’oxyde nitrique , le monoxyde de carbone , la poussière et le mercure dans le charbon . L’hydroélectricité évite également les dangers de l’extraction du charbon et les effets indirects sur la santé des émissions de charbon. En 2021, l’AIE a déclaré que la politique énergétique du gouvernement devrait “prendre en compte la valeur des multiples avantages publics fournis par les centrales hydroélectriques”. ^[3]

Pouvoir nucléaire

L’énergie nucléaire est relativement rigide ; bien qu’il puisse réduire sa production assez rapidement. Étant donné que le coût de l’énergie nucléaire est dominé par ses coûts d’infrastructure élevés, le coût par unité d’énergie augmente considérablement avec une faible production. Pour cette raison, l’énergie nucléaire est principalement utilisée pour la charge de base . En revanche, l’hydroélectricité peut fournir une puissance de pointe à moindre coût. L’hydroélectricité est donc souvent utilisée en complément des sources nucléaires ou autres pour le suivi de charge . Les exemples de pays où ils sont jumelés dans une part proche de 50/50 incluent le réseau électrique en Suisse , le secteur de l’électricité en Suède et, dans une moindre mesure, l’Ukraine et le secteur de l’électricité en Finlande..

Énergie éolienne

L’énergie éolienne connaît des variations prévisibles selon les saisons, mais est intermittentesur une base quotidienne. La production éolienne maximale a peu de rapport avec la consommation d’électricité quotidienne de pointe, le vent peut culminer la nuit lorsque l’électricité n’est pas nécessaire ou être immobile pendant la journée lorsque la demande d’électricité est la plus élevée. Parfois, les conditions météorologiques peuvent entraîner des vents faibles pendant des jours ou des semaines à la fois, un réservoir hydroélectrique capable de stocker des semaines de production est utile pour équilibrer la production sur le réseau. L’énergie éolienne maximale peut être compensée par un minimum d’hydroélectricité et le vent minimum peut être compensé par un maximum d’hydroélectricité. Ainsi, le caractère facilement régulé de l’hydroélectricité est utilisé pour compenser l’intermittence de l’éolien. Inversement, dans certains cas, l’énergie éolienne peut être utilisée pour économiser de l’eau pour une utilisation ultérieure pendant les saisons sèches.

Un exemple en est le commerce de la Norvège avec la Suède, le Danemark, les Pays-Bas, l’Allemagne et le Royaume-Uni. ^{[51] [52]} La Norvège est à 98% hydroélectrique, tandis que ses voisins des plaines ont l’énergie éolienne. Dans les zones qui ne disposent pas d’hydroélectricité, le stockage par pompage joue un rôle similaire, mais à un coût beaucoup plus élevé et une efficacité inférieure de 20 %. ^{[ citation nécessaire ]}

Capacité hydroélectrique mondiale

Part mondiale des énergies renouvelables (2008) Tendances dans les cinq premiers pays producteurs d’hydroélectricité Part de la production d’électricité issue de l’hydroélectricité, 2020

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Le classement de la capacité hydroélectrique est soit en fonction de la production d’énergie annuelle réelle, soit en fonction de la puissance nominale de la capacité installée. En 2015, l’hydroélectricité a généré 16,6 % de l’électricité totale mondiale et 70 % de toute l’électricité renouvelable. ^[53] L’hydroélectricité est produite dans 150 pays, ^{[ citation nécessaire ]} , la région Asie-Pacifique ayant généré 32 % de l’hydroélectricité mondiale en 2010. La Chine est le plus grand producteur d’hydroélectricité, avec 721 térawattheures de production en 2010, soit environ 17 %. de l’utilisation domestique de l’électricité. Brésil , Canada , Nouvelle-Zélande , Norvège , Paraguay , Autriche , Suisse, le Venezuela et plusieurs autres pays ont une majorité de la production interne d’énergie électrique à partir de l’Énergie hydroélectrique. Le Paraguay produit 100 % de son électricité à partir de barrages hydroélectriques et exporte 90 % de sa production au Brésil et en Argentine. La Norvège produit 96 % de son électricité à partir de sources hydroélectriques. ^[54] Les grandes usines ont tendance à être construites par les gouvernements, donc bien qu’en 2021, près de 70 % des usines appartenaient et étaient exploitées par le secteur privé, mais 70 % de la capacité appartenaient à l’État. ^[3]

Une centrale hydroélectrique fonctionne rarement à sa pleine puissance sur une année complète ; le rapport entre la puissance moyenne annuelle et la capacité nominale installée est le facteur de capacité . La capacité installée est la somme de toutes les puissances nominales de la plaque signalétique du générateur. ^[55]

Dix des plus grands producteurs hydroélectriques en 2020. ^[56]

Capacité hydroélectrique installée (MW) ^[57]

Pays	Production hydroélectrique annuelle ( TWh )	Capacité installée ( GW )	Facteur de capacité	% de la production mondiale	% dans la production d’ électricité domestique
Chine	1232	352	0,37	28,5 %	17,2 %
Brésil	389	105	0,56	9,0 %	64,7 %
Canada	386	81	0,59	8,9 %	59,0 %
États-Unis	317	103	0,42	7,3 %	7,1 %
Russie	193	51	0,42	4,5 %	17,3 %
Inde	151	49	0,43	3,5 %	9,6 %
Norvège	140	33	0,49	3,2 %	95,0 %
Japon	88	50	0,37	2,0 %	8,4 %
Viêt Nam	84	18	0,67	1,9 %	34,9 %
France	71	26	0,46	1,6 %	12,1 %
#	Pays ou territoire	2020
1	Chine	370 160
2	Brésil	109 318
3	États-Unis	103 058
4	Canada	81 058
5	Russie	51 811
6	Inde	50 680
7	Japon	50 016
8	Norvège	33 003
9	Turquie	30 984
dix	France	25 897
11	Italie	22 448
12	Espagne	20 114
13	Viêt Nam	18 165
14	Venezuela	16 521
15	Suède	16 479
16	Suisse	15 571
17	L’Autriche	15 147
18	L’Iran	13 233
19	Mexique	12 671
20	Colombie	12 611
21	Argentine	11 348
22	Allemagne	10 720
23	Pakistan	10 002
24	Paraguay	8 810
25	Australie	8 528
26	Laos	7 376
27	le Portugal	7 262
28	Chili	6 934
29	Roumanie	6 684
30	Corée du Sud	6 506
31	Ukraine	6 329
32	Malaisie	6 275
33	Indonésie	6 210
34	Pérou	5 735
35	Nouvelle-Zélande	5 389
36	Tadjikistan	5 273
37	Equateur	5 098

Économie

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Le coût moyen pondéré du capital est un facteur important. ^[3]

Voir également

• Portail des énergies renouvelables
• Portail de l’énergie
• Portail de l’eau

• Ingénierie hydraulique
• Rivières internationales
• Liste des projets de stockage d’énergie
• Liste des pannes de centrales hydroélectriques
• Liste des plus grandes centrales électriques
• Liste des sujets sur les énergies renouvelables par pays
• Listes des centrales hydroélectriques
• Courant marin – électricité des courants marins
• Transition énergétique renouvelable

Références

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Liens externes

Wikimedia Commons a des médias liés à l’ hydroélectricité .

• Association internationale de l’hydroélectricité
• Hydroélectricité à Curlie
• Association nationale de l’hydroélectricité , États-Unis
• Coalition pour la réforme de l’hydroélectricité
• Démonstration interactive sur les effets des barrages sur les rivières Archivé le 25/07/2019 à la Wayback Machine
• Association européenne de la petite hydroélectricité
• CEI TC 4 : Turbines hydrauliques (Commission électrotechnique internationale – Comité technique 4) Portail CEI TC 4 avec accès au domaine d’application, aux documents et au site Web du TC 4 Archivé le 27/04/2015 sur la Wayback Machine