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L'hydraulique
Définition
L'énergie
hydroélectrique ou hydroélectricité, est l’énergie
électrique obtenue par conversion de l'énergie hydraulique des
différents
courants d'eau (fleuves, rivières, chutes d'eau, courants marins...). Lors
de cette conversion, l'énergie cinétique du courant d'eau est
transformée en énergie mécanique par une turbine hydraulique, puis
cette
énergie mécanique est transformée en énergie électrique par un
alternateur. Energie
cinétique du courant d’eau => Energie mécanique =>
Energie
électrique En
effet, l’énergie produite par l’eau produit uniquement de
l’électricité. On parlera donc d’hydroélectricité ici. Différents
courants d’eau peuvent fournir l’énergie cinétique nécessaire
à la production hydroélectrique :
Remarque :
la mer offre d’autres sources d’énergie que l’énergie
cinétique de ses courants :
Ces sources
qui ne relèvent pas de l’énergie hydraulique et dont la production
n’est pas
significative ne sont pas traitées par notre TPE °L’énergie
des retenues d’eaux
Le
principe de fonctionnement : la chute de l’eau
fait tourner les aubes
d’une turbine reliée à un alternateur producteur d’énergie. Pour avoir
de l’eau
à disposition, on crée les barrages qui permettent de constituer des
lacs ou
retenues. C’est la puissance de l’eau qui fait tourner les turbines. Un
mètre
cube d’eau qui tombe de
Les
types d’usines :
Les
usines de hautes chutes, situées dans les régions de
hautes montagnes (+ de Les
usines de moyennes chutes, situées dans les régions de
moyennes montagnes
(Jura, Massif Central). Elles servent à la régulation journalière ou
hebdomadaire de la production. Les
usines de basses chutes sont situées sur des fleuves et
se caractérisent par
l’absence de réservoir. Se sont les usines au fil de l’eau. Les
turbines sont
entraînées par la force du courant. Elles n’ont aucun rôle dans la
régulation. Les
barrages hydroélectriques : Les
centrales hydroélectriques nécessitent une très grande quantité
d’eau pour produire de l’électricité. Un barrage constitue le moyen
idéal pour
la retenir. Le barrage
s’oppose à l’écoulement naturel de l’eau, sauf en
cas de forts débits, qu’il laisse alors passer. De grandes quantités
d’eau
s’accumulent et forment un lac de retenue. Lorsque l’eau
est stockée et qu’il y a une forte demande en
électricité, il suffit d’ouvrir des vannes pour commencer le cycle de
production d’électricité. L’eau s’engouffre alors dans une conduite
forcée et
se dirige vers la centrale hydraulique située en contrebas du barrage. Les
différents types de barrages
Les
barrages constituent un élément
essentiel des grands aménagements hydrauliques du fait de leur
importance en
termes de génie civil lors des crues). Un
barrage est une sorte de mur qui doit résister à la poussée de l'eau. Chaque
barrage est un cas particulier par ses dimensions, la
nature du terrain sur lequel il s'appuie, l'importance des débits dans
la
rivière. Toutefois, par sa conception générale et les matériaux qui le
constituent, il peut généralement être classé dans l'un des types
suivants : Le
barrage poids
Il
utilise son propre poids pour résister à la force de l’eau retenue. De
section
triangulaire avec une base large très implantée dans le sol, il
sollicite peu
la résistance des berges. Dans certains terrains, c’est un avantage.
Par
contre, il utilise beaucoup de béton.
Le
barrage contrefort
Le
mur en voûte ou dalle plate qui retient l’eau, est doublé de
contreforts qui
transmettent la force de l’eau vers le sol. Il nécessite moins de béton
pour sa
construction, il doit reposer sur un sol résistant et n’est pas
nécessairement
dans les vallées étroites. Le
barrage voûte
Il est constitué d’une coque en béton à simple ou
double courbure et dont
l’extérieur est situé à l’amont. Il est implanté dans des vallées assez
étroites pour permettre l’appui de l’ouvrage sur les rives qui doivent
être
résistantes et donc très saines géologiquement. En effet, la force de
pression
de l’eau est transmise aux roches des parois de la vallée grâce à la
forme
courbe du barrage, qui peut donc être très mince. Le
barrage en matériaux meubles
Il
s’agit d’un barrage poids particulier, car il n’est pas réalisé en
béton mais en enrochement de blocs de pierre ou en terre compactée,
sans
élément de liaison particulier. Il possède une base très large, et il
comporte
sur toute la hauteur un élément assurant l’étanchéité.
Le
barrage des Trois-Gorges (en pinyin sānxiá dàbà) est un barrage
hydroélectrique
situé au cœur de
Localisation du barrage des Trois Gorges en Chine
Il
est le plus long barrage hydroélectrique du monde avec A terme,
le remplissage définitif du barrage
entraînera ainsi la formation d'une retenue de
Les micros barrages
L'hydroélecrticité peut être produite en dehors des grands barrages qui ont des impacts néfastes sur l'environnement. En effet, suivant une logique complètement opposée, une production individuelle et plus respectueuse de l'environnement est possible grâce aux micros barrages. Il suffit d'avoir une chute d'eau pour développer l'hydroélectricité, qui peut être sur un ancien moulin ou une centrale électrique. Toutefois, administrativement il n'y a pas de construction neuve possible.
°L'énergie des vaguesL'énergie des vagues utilisant la puissance du mouvement des vagues, est une possibilité qui pourrait rapporter beaucoup plus d'énergie que celle des marées.Les vagues à la surface des mers sont créées par le vent. La quantité d’énergie générée est faible (1 W/m²/an, soit 200 fois moins que d’énergie solaire directe). Mais comme les vagues se déplacent de manière très économe, on peut espérer récupérer presque toute l’énergie créée sur de vastes surfaces marines, en installant des capteurs le long des côtes. La puissance théoriquement récupérable est estimée à 50 kW par mètre de côte. Le problème est que l’énergie tend à se dissiper lorsqu’on se rapproche de la côte : pour 50 kW/m à  Schéma de
fonctionnement d'une
usine utilisant l'énergie des vagues
°L'énergie marémotriceL'énergie marémotrice est issue du mouvement de l'eau créé par les marées, causées par l'effet conjugué des forces de gravitation deLes usines marémotrices Il existe 3
usines marémotrices dans le monde :
-
Chine. Jiangxi a : mise en service : 1980,
puissance : 3,2 MW. - Canada. Annapolis : mise en service : 1985. Puissance : 17,3 MW.
Vue de
l’usine marémotrice de L'énergie
marémotrice est issue du mouvement de l'eau créé par les
marées qui sont causées par l'effet conjugué des forces de gravitation
de la Lune
et du Soleil.
Elle
est captée soit sous forme d'énergie
potentielle en utilisant l'élévation du
niveau de la mer, soit sous forme d'énergie cinétique en utilisant les
courants
de marée. Comme la plupart des autres énergies renouvelables,
l’électricité
marémotrice est intermittente. Toutefois, avec une différence de
taille :
elle est parfaitement prévisible, et même des années à l’avance.
Principe de
captation de l’énergie marémotrice sous forme cinétique
Une hydrolienne est une turbine sous-marine qui utilise l'énergie cinétique des courants marins, comme une éolienne utilise l'énergie cinétique de l'air. La turbine de l'hydrolienne permet la transformation de l'énergie hydraulique en énergie mécanique, qui est alors transformée en énergie électrique par un alternateur.  Production
d’énergie hydroélectrique dans le monde Aujourd’hui
l’énergie hydraulique permet de
produire un part significative de l’énergie électrique consommée. L’hydroélectricité
a assuré 19,4% de la production d’électricité
mondiale (soit 2672 TWh) en 1998, c’est l’énergie renouvelable
la plus
utilisée dans le monde (sans tenir compte de la biomasse). La
production d’hydroélectricité est concentrée dans quatre grandes
régions qui représentent 77,9 % de l’hydroélectricité mondiale.
L’Amérique du
Nord est la principale d’entre elles (22,3% du total), suivie par
l’Amérique du
Sud 19,7%, l’Europe de l’Ouest 18%
et
l’Asie de l’Est et l’Asie du Sud-Est (17,9%). L’hydroélectricité se
développe
essentiellement en Asie du Sud (+5,1% de 1993 à 1999) et en Amérique du
Sud
(+4,3%) alors que dans le reste du monde, elle se développe de 2% (de
1993 à
1999). La grande hydraulique, si elle est présente dans la plupart des pays, est majoritairement développée dans quelques grands pays. |
