Comité Français des Barrages et Réservoirs

Hydroélectricité

La production d’électricité

L’eau a été de tout temps une énergie très appréciée (voir le chapitre un peu d’histoire). L’énergie hydroélectrique avec une production de 3100 TWh, représente actuellement 16% de la production électrique totale et 7% environ de toute l’énergie consommée dans le monde, avec une puissance installé de 870 GW. Dans les pays en voie de développement c’est souvent la seule ressource disponible localement.

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Fonctionnement d’une centrale hydro électrique

Aristide Bergès (1833-1904) a créé en France une des premières chutes d’eau de grande hauteur (200 m) pour alimenter une turbine en 1869. Son invention a si rapidement attiré les industries métallurgiques et chimiques qu’il l’a qualifiée de Houille Blanche pour symboliser son impact énergétique et son origine celle d’un lac alpin.

La production constante d’électricité exige un débit qui ne soit pas variable comme celui des fleuves et qui soit disponible au moment voulu. La création des barrages a résolu ces deux problèmes. L’eau accumulée dans le réservoir est dérivée dans des conduites qui l’amènent à l’usine. Elle actionne une turbine qui entraîne un alternateur qui produit l’énergie électrique.

Actuellement en France, 4/5 de toute l’eau stockée à l’amont des barrages est destinée à la production d’électricité et dans le monde, c’est 90% de l’électricité de source renouvelable qui est produite grâce à l’hydraulique.

 

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Barrage de Tignes

La question de l’indépendance énergétique en France, a été soulevée très tôt, dès la première guerre mondiale, et la mise en valeur de ressources hydrauliques du pays a constitué une volonté politique marquée dès la première moitié du XXème siècle. Après la seconde guerre mondiale, la France avait encore plus cruellement besoin d’énergie pour assurer sa reconstruction. Un grand programme d’équipement hydroélectrique a été lancé. Le barrage de GENISSIAT a été construit en 1948 pour éviter les coupures d’électricité à Paris. Les travaux de TIGNES débute en 1947 pour s’achever six ans plus tard. Celui de SERRE-PONÇON, construit entre les années 1955 et 1960, avec sa retenue de 1200 hm3 constitue une des plus grandes réserves d’eau artificielles d’Europe. Il est la clé de voûte de l’aménagement de la Durance et du Verdon et son rôle, outre la production d’électricité, est la régularisation du haut bassin de la Durance pour l’irrigation et le contrôle des crues.

 

De cette époque également datent les grands projets de mise en valeur des deux grands fleuves que sont le Rhône et le Rhin. Ces projets que l’on qualifie de « fil de l’eau » permettent de valoriser l’énergie des fleuves ayant des débits moyens assez importants et assez réguliers tout au long de l’année pour produire beaucoup d’énergie, même avec des chutes d’eau relativement modestes. Les retenues à l’amont des barrages qui constituent ces aménagements sont peu importantes et dans tous les cas insuffisantes pour assurer la régulation de ces débits : les usines hydroélectriques qui les équipent turbinent alors le débit qui se présente et doivent permettre l’évacuation naturelle des crues. Ces centrales également appelées usines de basse chute, ont été sources d’innovation pendant toute cette période et ont ainsi permis le développement de nouveaux types de turbines, les groupes bulbe. Parmi les premières applications industrielles de ces groupes, on peut trouver l’usine marémotrice de la Rance, envisagée dès 1942, et construite entre 1961 et 1966. Cet aménagement est aussi du type centrale de basse chute puisqu’elle utilise la différence de niveau entre la marée haute et la marée basse sur un site donné. Même si ce site est situé dans une zone où les marrées sont parmi les plus fortes du monde, la chute moyenne d’une usine marémotrice reste faible. L’importance du barrage est alors caractérisée non par sa hauteur, mais par sa longueur et par sa capacité à transiter des débits importants.

Sur le Rhône, c’est la Compagnie Nationale du Rhône, créée en 1933 qui a construit 18 aménagements entre 1935 et 1987. Avec 3000 MW installés, elle produit annuellement une moyennne de 15,7 TWh. L’aménagement de Donzère-Mondragon réalisé entre 1947 et 1953, avec son canal de dérivation de 28 km, ses six groupes de 59 MW pour une chute moyenne de 22,5 m, et sa production de 2,14 TWh en moyenne (13% de la production totale de CNR) en reste une des réalisations les plus emblématiques.

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Aménagement type du Rhône
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Barrage de Donzère
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Aménagement de Kembs sur le Rhin

Sur le Rhin, après le début de la construction du Grand Canal d’Alsace en 1928, des accords franco-allemands ont permis à EDF après 1946, en association avec des partenaires allemands d’installer toute une chaîne d’aménagements de basse chute. Dès les années 1930 l’aménagement de Kembs a été mis en service, et les deux derniers aménagements à l’aval de Strasbourg, Gambsheim a été terminé en 1974 et celui d’Iffezheim en 1978. Au total 1400 MW installés sur 10 grands aménagements (dont 4 franco-allemands) produisent en moyenne 8 TWh chaque année.

L’aménagement de ces deux fleuves a également permis d’améliorer les conditions de navigation, en associant des écluses à chacune des usines et en permettant ainsi sur chacun des biefs créés, à assurer un tirant d’eau suffisant quelle que soit la période de l’année (voir la page « Navigation »).

Si la plupart de ces aménagements de mise en valeur du potentiel énergétique en France est désormais réalisée (le dernier « grand aménagement », celui de Grand’Maison - 1800 MW installés en pompage-turbinage, ayant été terminé en 1985), une énorme tâche est de maintenir et d’enrichir ce patrimoine, en améliorant et en optimisant l’utilisation de cette énergie propre, en remplaçant le matériel obsolète ou vieillissant et tout simplement en entretenant cette richesse léguée par les générations qui nous ont précédés.

De plus, les qualités de cette « énergie propre », que l’on découvre en voulant augmenter la part des autres énergies vertes dans la production totale (énergie stockable par l’intermédiaire des stations de transfert, réserve tournante et non tournante, régulation et réponse en fréquence sur le réseau, capacité de contrôle de la puissance réactive, démarrage à froid, etc.) conduisent au développement de nouveaux projets hydroélectriques, même dans les zones où l’on avait pensé que ce développement avait atteint un stade n’autorisant plus de nouveaux projets ambitieux. (voir la page « Barrages et Environnement – L’énergie verte »)