Introduction
Les humains exploitent la puissance de l'eau depuis des millénaires. L'énergie potentielle de l'eau a été utilisée pour actionner des moulins, des pompes et pour de nombreuses autres applications. Cependant, convertir l'énergie potentielle de l'eau en énergie électrique est un concept relativement récent.
Pour générer de l'électricité à l'aide d'un barrage hydraulique, deux éléments sont nécessaires :
- Une abondance d'eau.
- Une différence d'altitude entre les côtés amont et aval du barrage ; cette différence d'altitude est appelée le « dénivelé ».
L'eau de tête est située en amont du barrage et l'eau de queue en aval ; le barrage sépare physiquement l'eau de tête et l'eau de queue. L'eau de tête se compose d'un grand volume d'eau, ce qui garantit un approvisionnement constant en eau pour la production d'énergie. Un conduit d'eau - appelé conduite forcée - relie l'eau de tête à la centrale à la base du barrage. La centrale contient tout l'équipement nécessaire pour transformer l'énergie potentielle de l'eau en énergie électrique.
Comment fonctionnent les barrages hydrauliques
La vidéo ci-dessous est un extrait de notre cours Introduction aux centrales hydroélectriques.
L'eau entre dans les conduites forcées par l'un des principaux inlets. L'eau descend ensuite à travers les conduites forcées jusqu'à atteindre les turbines hydroélectriques situées dans la centrale. Lorsque l'eau passe sur chaque roue de turbine, les roues tournent, et nous obtenons de l'énergie mécanique. L'énergie mécanique des roues de turbine est transmise à un générateur électrique, qui est connecté sur un arbre commun. Nous avons maintenant converti l'énergie potentielle de l'eau en énergie électrique et pouvons la distribuer via un transformateur et le réseau national à haute tension. Pour terminer le processus, l'eau s'écoule de la centrale à travers les tubes d'évacuation jusqu'à atteindre l'eau de queue. Le processus entier est continu, ce qui conduit à une forme de production d'énergie constante et fiable.
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Avantages et Inconvénients
Avantages des barrages hydrauliques
- Offrent une forme de production d'énergie constante et fiable, à condition qu'il y ait suffisamment d'eau de tête.
- Représentent une forme d'énergie renouvelable (verte) et ne produisent aucun déchet.
- Sont très efficaces par rapport à d'autres moyens de production d'énergie.
- Peu coûteux à exploiter.
- Ont une longue durée de vie (certaines centrales hydroélectriques ont plus de 100 ans !).
Inconvénients des barrages hydrauliques
- Peuvent perturber considérablement les habitats locaux en raison des grands changements topologiques nécessaires pour créer les conditions opérationnelles requises par le barrage. Ces effets néfastes sont ressentis tant par les plantes que par les animaux ; c'est de loin le plus grand inconvénient associé aux barrages hydroélectriques.
- Coûteux à construire (coûts initiaux élevés).
- Conséquences catastrophiques en cas de défaillance du barrage (avec perte potentielle de vies humaines).
Ressources supplémentaires
https://energyeducation.ca/encyclopedia/Hydroelectric_dam
https://en.wikipedia.org/wiki/Hydroelectricity
https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/hydroelectric-power-how-it-works