Vos questions sur l'Hydroélectricité

L’hydroélectricité transforme l’énergie gravitaire des lacs ou des cours d’eau en électricité en orientant l’eau vers une usine de production au sein de laquelle elle met en mouvement une turbine. Comme dans d’autres moyens de production d’électricité, la turbine est associée à un alternateur qui transforme l’énergie cinétique de la rotation en énergie électrique.

On distingue plusieurs types d’installations hydroélectriques en fonction de la durée de remplissage de leur réservoir :

• les installations dites « au fil de l’eau », qui turbinent tout ou partie du débit d’un cours d’eau en continu. Leur capacité de modulation est très faible et leur production dépend du débit des cours d’eau.
• les installations dites par « éclusées », qui disposent d’une petite capacité de stockage, typiquement comprise entre 2 heures et 400 heures de production.
• les installations dites « centrale de lac » disposant d’une retenue plus importante avec des barrages de grande taille.
• les « stations de transfert d’énergie par pompage », utilisées pour le stockage de l’énergie électrique.

La technologie consiste à produire de l’électricité à partir de la force motrice de l’eau adaptée à tous types d’installations. La seule différence étant que ces turbines sont miniaturisées afin de répondre aux contraintes de place, de puissance et surtout de coûts d’installation de ces projets à usage plutôt individuel ou de petit collectif.

• L’énergie hydroélectrique est renouvelable, elle n’épuise pas les ressources. Cependant, pour des raisons techniques, climatiques, esthétiques, logistiques, écologiques… on ne peut pas implanter autant de centrales hydroélectriques que l’on pourrait le souhaiter.
• L’énergie hydraulique est verte et non polluante : la production d’énergie se fait grâce au passage de l’eau mais aucun produit additif n’est ajouté et rien ne change la composition de l’eau.
• L’hydroélectricité est une énergie très fiable : il y a très peu de fluctuations en ce qui concerne l’énergie électrique fournie par les centrales. Tant qu’il y a de l’eau dans les rivières, l’électricité peut être produite.
• L’énergie hydraulique est flexible : il est facile d’ajuster le débit d’eau et la production d’électricité. Lorsque la consommation d’énergie est faible, le débit d’eau est réduit et les niveaux du réservoir sont conservés pour les périodes où la consommation d’énergie est élevée.
• L’énergie hydraulique est sure : comparée entre autres aux combustibles fossiles et à l’énergie nucléaire, l’hydroélectricité est beaucoup plus sûre. Il n’y a pas de carburant en jeu.

Pour y répondre, il faut tenir compte de la « hauteur d’eau », c’est-à-dire de la distance verticale entre le point le plus haut et le point le plus bas du cours d’eau, et du « débit », c’est-à-dire la quantité ou volume d’eau qui passe par un point en une seconde. Le débit est mesuré et exprimé en nombre de litres par seconde.

La construction de centrales électriques en général coûte cher. Les centrales hydroélectriques ne font pas exception à cette règle. Cependant, ces usines ne nécessitent pas beaucoup de main-d’œuvre et les coûts d’entretien sont généralement faibles.

C’est une source d’énergie renouvelable facilement stockable et utilisable. En complément des énergies renouvelables comme le solaire et l’éolien qui sont plus difficilement stockables, l’énergie hydraulique peut être entreposée et consommée rapidement.

C’est une énergie à forte valeur ajoutée qui ne dégage pas de gaz à effet de serre pendant son utilisation.

Il y a beaucoup à faire pour le développement de l’énergie hydraulique. En-dehors des grandes centrales, il faut également développer les petites centrales hydrauliques sur les rivières.

Par exemple, de nombreuses centrales hydrauliques existantes dans les moulins auraient besoin d’être restaurées. Même si leur production est minime, elle reste intéressante.

Le développement des centrales hydroélectriques a dû être encadré par des textes réglementaires, à la fois nationaux et européens et à la fois sur la bonne gestion et la qualité de masse d’eau et le développement des énergies renouvelables tels :

• la directive européenne cadre sur l’eau pour mettre fin à la détérioration de l’état des masses d’eau et rétablir le « bon état » des masses d’eau des rivières, lacs et eaux souterraines ;
• la loi sur l’Eau et les milieux Aquatiques de 2006 ;
• la directive européenne sur les énergies renouvelables ;
• la loi TECV ;
• la PPE.

Les installations hydroélectriques doivent donc respecter des critères précis fixés par ces différents textes réglementaires, mais surtout :

• ne doivent pas constituer des obstacles sur les cours d’eau ;
• doivent respecter la continuité écologique de la rivière, non seulement pour la faune sauvage (poissons…), mais également pour le transit sédimentaire (circulation du sable, des graviers…).
• l’eau prélevée et détournée pour passer la turbine doit rejoindre le lit du cours d’eau en aval.

Certains cours d’eau, d’après leur classement en liste 1 ou liste 2, ne peuvent pas recevoir d’installations hydroélectriques de par la qualité de leurs eaux ou leur situation géographique, certains cours d’eau assurant la migration des poissons des eaux douces vers les eaux de mer ou servant de réservoirs biologiques ou devront bénéficier d’aménagements restaurant la continuité écologique.

Un aménagement hydroélectrique est conçu pour durer de 50 à 60 ans.

Les conséquences environnementales de l’hydroélectricité peuvent être liées aux interventions dans la nature dues à la construction de barrages, à la modification du débit d’eau et à la construction de routes et de lignes électriques.

La production d’électricité et les prix de l’énergie sont directement liés à la quantité d’eau disponible. En cas de sécheresse, il n’y absolument rien à faire que d’attendre qu’il pleuve en amont.

Aujourd’hui il existe plusieurs techniques d’insonorisation (pièges à sons, isolation du bâtiment, cloison siphoïde …) qui permettent de réduire de manière significative le bruit généré par les équipements de la centrale.

Un cours d’eau, quelle que soit sa taille, est un écosystème en soi et il est dommageable, voire illégal, de détourner toute l’eau, de façon abusive, vers une turbine hydroélectrique.

La quantité et la proportion d’eau qui peut être utilisée en toute sécurité varie en fonction du type et de l’état du cours d’eau. Dans tous les cas, il est recommandé de consulter l’Agence pour l’environnement afin qu’elle puisse émettre un avis sur ce qui peut être fait ou non.

Avec des constructions imposantes (barrages), elle modifie le territoire et les paysages et intervient directement sur les cours d’eau. Ainsi, exploiter l’énergie potentielle des cours d’eau n’est pas sans impact sur l’environnement. Ceux-ci varient avec le type et la taille de la structure : ils sont faibles s’il s’agit d’exploiter les chutes d’eau naturelles, mais ils deviennent très importants s’il s’agit de créer des barrages et des retenues d’eau artificielles.

Les centrales hydroélectriques peuvent affecter les poissons et leur comportement, notamment pour ce qui concerne leur reproduction. Il s’établit une interaction complexe entre de nombreux facteurs physiques et biologiques. Les habitats du poisson sont façonnés par des facteurs physiques tels que le niveau d’eau, la vitesse de l’eau, les possibilités d’abri et l’accès à la nourriture.

En outre, la quantité d’eau peut avoir des effets différents sur les poissons d’une rivière, selon le type et le stade du cycle de vie.

Plusieurs possibilités existent :

• la passe à poissons qui permet aux espèces de franchir le barrage et de remonter la rivière de l’aval vers l’amont,
• un plan de grilles plus ou moins fines qui empêchent les poissons de passer dans la turbine et les dévient vers un exutoire qui les redirige vers la rivière, de l’amont vers l’aval,
• des vannes de décharge pour évacuer les sédiments,
• un débit minimum, dit débit réservé (réservé aux milieux aquatiques), d’au moins 1/10ème du cours d’eau, qui alimente en permanence le lit de la rivière et permet d’assurer la continuité écologique de la rivière et, le cas échéant, la pratique des autres usages.

Néanmoins, dans le cadre des projets de rénovation/optimisation des centrales hydroélectricités, il existe des solutions pour éviter-réduire-compenser les impacts en conciliant les enjeux environnementaux, sportifs, patrimoniaux, … avec les enjeux énergétiques des cours d’eau.

La gestion des ouvrages intègre le respect de la vie du cours d’eau (passage des sédiments composant le lit des rivières, passage des corps flottants comme les feuilles, les débris végétaux qui eux aussi participent à la vie du cours d’eau).

Une étude d’impact environnementale est réalisée systématiquement avant chaque projet, le plus souvent sur une période de 12 mois, période nécessaire pour avoir un cycle biologique complet. Elle permet d’analyser la zone avant-projet (état initial des différents milieux), de déterminer les enjeux et leur sensibilité, de définir les incidences du projet sur son environnement, de proposer des mesures correctives et d’accompagnement.

Les plannings de chantiers peuvent être adaptés pour éviter de perturber la faune pendant les périodes de reproduction, les zones d’emprise peuvent être balisées en phase chantier pour éviter tout dépassement par les entreprises de travaux, le chantier peut être suivi par un écologue expert, les tracés de conduites peuvent être modifiés, enfouissement de la canalisation et des lignes électriques, re-végétalisation des zones,

Une fois les travaux terminés, un suivi est réalisé quelques années après, afin de mesurer les impacts sur la faune et la flore aquatique (entre autres). Les investigations permettent de vérifier que tous les impacts ont bien été pris en compte, et dans le cas où ce suivi révélerait des incidences trop importantes, les services de l’Etat nous imposeraient de modifier l’ouvrage et de prévoir des compensations.

L’eau est redistribuée dans le torrent sans avoir été altérée ni du point de vue de sa composition chimique, ni du point de vue de sa température.

La modification des masses d’eau a historiquement eu pour vocation la préservation de l’humain ou de son environnement : prévention des crues et inondations, lutte contre les sécheresses et le changement climatique, préservation des nappes phréatiques… Dès lors, vouloir rétablir l’état « naturel » des masses d’eaux conduirait à occasionner la perte de ces bénéfices.

Les acteurs de la filière sont sensibles aux principes de la doctrine éviter-réduire-compenser qui est au centre de tous les nouveaux projets.

L’eau utilisée par les centrales est intégralement restituée à la rivière et sans altération de son état.

Un pourcentage du chiffre d’affaires généré par la vente d’électricité produite par la centrale hydroélectrique sous forme de loyer. A cette somme viendront s’ajouter des retombées économiques indirectes liées aux versements de diverses taxes (CET, taxe foncière, IFER), possibilité de remise en état des routes forestières et valorisation de la coupe des arbres.

Elle renforce l’image d’acteur du développement durable (contribution aux objectifs de production ENR national, lutte contre les émissions de CO2, valorisation du potentiel énergétique local).

Possibilité de participer au financement du projet (prêt participatif citoyen) et/ou de bénéficier d’un contrat de fourniture d’électricité verte, un chantier de 1 an = 5 à 10 emplois plein temps pendant la durée des travaux.

Il y a encore du potentiel, sur les installations existantes + petite hydro  (objectifs PPE SER : 27,2 GW, 95 TWh à 2030) et des possibilités de services nouveaux rendus par l’hydro (optimisation des ouvrages existants, rénovation, services de flexibilité locale…).