L’énergie de l’eau : une puissance pour demain

Publié le 13 Mai, 2024
L’énergie de l’eau : une puissance pour demain

L’énergie hydroélectrique, également connue sous le nom d’hydroélectricité, est une forme d’énergie renouvelable qui utilise l’eau pour générer de l’électricité. Elle est l’une des sources d’énergie renouvelable les plus utilisées et les plus anciennes au monde.

Le principe de base de la production d’énergie hydroélectrique repose sur le cycle de l’eau naturel et la gravité. L’eau s’écoule depuis une hauteur, comme un barrage ou une chute d’eau, et cette chute d’eau fait tourner une turbine. Cette turbine est connectée à un générateur qui convertit l’énergie mécanique de la turbine en énergie électrique.

Il existe plusieurs types d’installations hydroélectriques, notamment :

Les centrales hydroélectriques à réservoir : elles utilisent un barrage pour stocker l’eau dans un réservoir. L’eau est ensuite libérée pour faire tourner une turbine.

Les centrales au fil de l’eau : elles utilisent le courant naturel d’une rivière pour faire tourner une turbine.

Les centrales de pompage-turbinage : elles stockent de l’énergie en pompant de l’eau depuis un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur. Lorsque la demande d’électricité est élevée, l’eau est relâchée dans le réservoir inférieur, faisant tourner une turbine.

L’énergie hydroélectrique a l’avantage d’être une source d’énergie propre qui n’émet pas de gaz à effet de serre lors de la production d’électricité. De plus, elle est fiable et flexible, car les centrales hydroélectriques peuvent être rapidement mises en service ou arrêtées en fonction de la demande d’électricité. Cependant, la construction de barrages peut avoir des impacts environnementaux significatifs, notamment en perturbant les écosystèmes locaux et en déplaçant les communautés humaines.

C’est à la fin du 19e siècle que l’hydroélectricité a été utilisée pour la première fois. La première centrale hydroélectrique du monde a été construite sur la Fox River à Appleton, dans le Wisconsin, aux États-Unis, en 1882. Elle a été conçue par un ingénieur électricien du nom de H.J. Rogers. Cependant, c’est la centrale hydroélectrique de Niagara Falls, construite en 1895, qui a vraiment lancé l’ère de l’hydroélectricité à grande échelle. Mais il convient de noter que l’eau a été utilisée comme source d’énergie bien avant cela, avec l’utilisation de moulins à eau pour moudre le grain et d’autres tâches depuis l’Antiquité. Les moulins à eau ont utilisé l’énergie de l’eau courante pour effectuer un travail mécanique bien avant que l’électricité ne soit découverte et exploitée. C’est donc l’électricité qui a permis d’augmenter considérablement l’échelle et l’efficacité de l’énergie hydroélectrique en transformant l’énergie mécanique de l’eau courante en énergie électrique qui peut être transportée sur de longues distances et utilisée pour de nombreuses applications différentes.

L’énergie hydroélectrique, avec son potentiel pour un futur plus vert et plus durable, est un domaine en évolution constante. L’amélioration de l’efficacité de l’exploitation des ressources en eau, grâce aux progrès technologiques, ouvre des horizons de production d’énergie plus importants. Les petits projets hydroélectriques, qui ont un moindre impact sur l’environnement et peuvent être implantés dans des zones inaccessibles aux grandes installations, gagnent en popularité. Nous reviendrons dans un prochain article sur l’hydroélectricité marine qui exploite le pouvoir des marées et des vagues, bien qu’encore en développement, et qui présente un potentiel considérable.

L’un des atouts majeurs de l’énergie hydroélectrique, qui mérite d’être souligné avec force, est son caractère non-intermittent. C’est une caractéristique fondamentale qui la distingue d’autres sources d’énergie renouvelable comme le solaire et l’éolien, dont la production d’énergie est variable et dépendante des conditions météorologiques.

L’hydroélectricité, en revanche, est capable de fournir une alimentation électrique constante et fiable. Les rivières coulent jour et nuit, été comme hiver, permettant aux centrales hydroélectriques de produire de l’électricité de façon continue. Cette régularité est un avantage significatif pour le réseau électrique en aidant à assurer la stabilité de la fourniture d’électricité. Notons de surcroît que les installations hydroélectriques sont généralement équipées de systèmes de stockage d’énergie, comme les centrales hydroélectriques à pompage, qui peuvent stocker l’énergie excédentaire en pompant l’eau vers un réservoir supérieur pour être ensuite utilisée lorsque la demande d’électricité est élevée. Ceci permet de gérer les pics de demande et offre une réponse flexible à l’intermittence des autres sources d’énergie renouvelables.

La planète a assisté à une véritable montée en puissance de l’énergie hydroélectrique au cours des dernières années. C’est une tendance qui souligne l’importance croissante que cette forme d’énergie renouvelable est en train de prendre dans notre monde en quête de solutions durables pour faire face aux défis environnementaux. À cet égard, l’année 2022 a vu une augmentation significative de la capacité hydroélectrique installée à travers le monde, qui s’élevait à 1 397 gigawatts (GW) – une hausse de 2,7% par rapport à l’année précédente. Ce chiffre peut sembler technique, mais il représente en réalité la quantité totale d’énergie que ces installations peuvent produire – un potentiel immense pour une énergie propre et renouvelable.

Mais, afin de clarifier et de mieux saisir ces chiffres et ceux qui vont suivre, définissons ce qu’est un watt : nn watt est défini comme la production d’un joule d’énergie par seconde. Pour comprendre cela, nous devons aussi comprendre ce qu’est un joule. Le joule (J) est l’unité de mesure de l’énergie dans le système international d’unités. On peut le considérer comme la quantité d’énergie dépensée quand on applique une force d’un newton sur une distance d’un mètre. Autrement dit, vous dépensez un joule dès lors que vous élevez d’un mètre une masse de plus ou moins 100 grammes. Si vous le faites en une seconde, vous avez produit un watt ! Un gigawatt équivaut à un milliard (1 000 000 000) de watts et un terawatt équivaut à mille fois plus !  Donc, si vous avez une ampoule de 60 watts qui brûle chez vous, cela signifie qu’elle consomme 60 joules d’énergie chaque seconde. C’est comme si cette ampoule soulevait toutes les secondes une masse de 6 kilos à la hauteur d’un mètre !

Le niveau de production d’énergie hydroélectrique a actuellement atteint 4 408 térawattheures (TWh), soit une augmentation de 3,7% par rapport à 2021. C’est comme si l’énergie produite par des milliers de centrales nucléaires était déversée dans le réseau électrique mondial, mais sans les risques liés à la radioactivité ou les problèmes de gestion des déchets nucléaires. Par ailleurs, 2022 a été marquée par un boom de la construction de nouvelles centrales hydroélectriques. En tout, 34 GW de nouvelles capacités ont été ajoutés à travers le monde – un record depuis 2016, qui a même dépassé les 26 GW ajoutés en 2021.

La Chine s’est imposée comme le chef de file incontesté de cette expansion hydroélectrique, contribuant à hauteur de 70% des nouvelles installations avec 24 GW. C’est une progression impressionnante, mais d’autres pays ne sont pas en reste : le Laos, le Pakistan, l’Inde, le Canada, la Colombie, le Chili, l’Afrique et l’Europe ont tous augmenté leurs capacités hydroélectriques. En termes de puissance hydroélectrique totale installée, la Chine se classe également en tête avec 415 GW, soit près d’un tiers du total mondial. Elle est suivie par le Brésil, les États-Unis et le Canada. On voit donc avec évidence que l’année passée a été une période de forte croissance pour l’énergie hydroélectrique, reflétant son importance croissante dans le paysage énergétique mondial. Oui, l’hydroélectricité est bien une énergie propre au service de l’humanité.

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