Les centrales hydroélectriques de lac

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Les centrales hydroélectriques de lac : une source d'énergie renouvelable

Les centrales hydroélectriques de lac sont des installations présentes dans les sites de haute montagne. Elles sont caractérisées par un débit faible et un dénivelé très fort, avec une chute supérieure à 300 mètres. En France, la plus grande hauteur de chute est celle de Portillon en Haute-Garonne (1 420 mètres).

En outre, les centrales hydroélectriques de lac sont également respectueuses de l’environnement. En effet, contrairement aux centrales thermiques, elles n’émettent pas de gaz à effet de serre ni de polluants dans l’air. De plus, elles utilisent une source d’énergie renouvelable, l’eau, qui ne risque pas de s’épuiser à court ou moyen terme

Le principe de la hauteur de chute

La production d'électricité dans les centrales de lac est basée sur le principe de la hauteur de chute, qui est la différence d'altitude entre le niveau de l'eau en amont et la turbine hydraulique. Une hauteur de chute importante augmente la puissance qu'on peut extraire du cours d'eau. Les barrages permettent d'augmenter la hauteur de chute en créant un réservoir artificiel en amont de la centrale.

Les turbines Pelton

Définition de la turbine Pelton

Les turbines Pelton sont un type de turbine hydraulique utilisé dans les centrales hydroélectriques. Inventées en 1879 par Lester Allan Pelton, elles sont du type « à action » et utilisent l'énergie cinétique de l'eau pour produire de l'énergie électrique. Les turbines Pelton ne disposent pas de diffuseur en sortie d'eau, car l'eau s'écoule librement à la pression atmosphérique dès qu'elle quitte l'injecteur sous forme de jet. Le jet se partage en deux au moment où il atteint l'auget, chaque demi-jet est ensuite dévié par la forme concave de l'auget dans lequel il s'écrase, transmettant ici son énergie cinétique au mouvement de la roue. La vitesse maximale du jet en sortie de l’injecteur satisfait une relation pour optimiser le rendement. Les turbines Pelton sont adaptées à des chutes dites « hautes chutes » avec un faible débit d'eau. Les turbines Pelton se caractérisent par l'absence de poussée axiale, ce qui simplifie leur conception et leur entretien. Les roues Pelton sont moulées par coulage, avec des matériaux ferreux fortement alliés en chrome et nickel.

L'utilisation de la turbine dans les centrales de lac

Les centrales de lac utilisent des turbines de type Pelton, qui accueillent l'eau avec un faible débit mais avec une pression très élevée. Les plus grosses peuvent avoir une masse de 200 tonnes et générer une puissance d'environ 90 MW. Les conduites forcées forment l'intermédiaire entre le barrage et les turbines, situées à plusieurs centaines de mètres en contrebas. Ce sont elles qui sont responsables de la chute d'eau. La puissance fournie aux turbines est d'autant plus importante que la chute est grande.

Les barrages de haute chute

Les barrages de haute chute sont principalement utilisés en haute montagne, dans les Alpes et les Pyrénées, par exemple. Ils profitent de la haute altitude pour simuler une cascade très puissante, d’où le nom de haute chute. Deux des plus imposants barrages de ce type sont les barrages de Roselend (1559 mètres d’altitude) et le barrage du Chevril, aussi appelé barrage de Tignes (1794 mètres d’altitude). Ce qui différencie le barrage de haute chute d’un barrage de moyenne chute est la hauteur de chute de l'eau, qui est supérieure à 300 mètres.

L'installation des barrages de haute chute

L’installation des barrages de haute chute se décompose en trois parties : le barrage, les conduites forcées et la/les turbines. Le barrage peut prendre différentes formes, en fonction des contraintes mécaniques et géologiques. Son rôle est de stocker l’eau provenant de rivières et de la fonte des glaces au printemps et à l’été pour pouvoir fournir de l’eau en continu à la centrale durant la saison hivernale. La quantité d’eau que le barrage stocke dépend de la disposition géologique de l’emplacement ainsi que des contraintes mécaniques qui lui sont imposées.

L'impact environnemental

Cependant, la construction de barrages pour créer des lacs artificiels peut avoir un impact environnemental important. Elle peut entraîner la destruction de zones humides et la perte d’habitats naturels pour les espèces animales et végétales qui y vivent. De plus, la création d’un lac peut modifier le débit naturel de la rivière et perturber les écosystèmes en aval. Les poissons et autres organismes aquatiques peuvent être affectés par les variations de température et de courant de l’eau, tandis que la faune terrestre peut voir son habitat perturbé. En outre, la création de lacs artificiels peut également avoir un impact sur les populations locales en perturbant leurs moyens de subsistance et leur mode de vie traditionnel. Il est donc important de mener des études d’impact environnemental approfondies avant de construire une centrale hydroélectrique de lac et de mettre en place des mesures de compensation pour minimiser l’impact sur l’environnement et les communautés locales.

Les avantages et inconvénients des centrales hydroélectriques de lac

Les avantages des centrales hydroélectriques de lac sont nombreux. Tout d’abord, elles utilisent une source d’énergie renouvelable, l’eau, qui ne risque pas de s’épuiser à court ou moyen terme. De plus, elles ne produisent pas de gaz à effet de serre ni de polluants dans l’air, contrairement aux centrales thermiques. Enfin, elles sont très efficaces et ont une durée de vie très longue, pouvant fonctionner pendant plusieurs décennies.

En outre, l’efficacité des centrales hydroélectriques de lac peut être affectée par les changements climatiques. Si les précipitations diminuent et que les glaciers fondent plus rapidement, le débit d’eau disponible pour la production d’électricité pourrait être réduit. Cela pourrait également avoir un impact sur la stabilité des barrages et la sécurité des populations vivant en aval.

Enfin, les coûts de construction d’une centrale hydroélectrique de lac sont élevés et peuvent nécessiter des investissements importants. De plus, la maintenance des installations peut être coûteuse et nécessite des compétences spécialisées.

En conclusion, les centrales hydroélectriques de lac sont une source d’énergie renouvelable et respectueuse de l’environnement. Elles utilisent la hauteur de chute de l’eau pour produire de l’électricité grâce à des turbines Pelton. Cependant, leur construction peut avoir un impact environnemental important, il est donc important de mener des études d’impact avant de les construire. De plus, leur efficacité peut être affectée par les changements climatiques et leur coût de construction et de maintenance peut être élevé. Malgré ces inconvénients, les centrales hydroélectriques de lac restent une option intéressante pour produire de l’énergie renouvelable dans les zones de haute montagne.