L’énergie hydraulique utilise la force de l’eau, si présente dans la nature. Dans les ruisseaux, les rivières et les fleuves, l’eau est toujours en mouvement. Chaque rivière et chaque chute d’eau représente une réserve d’énergie.  

L’énergie hydraulique est principalement utilisée pour la production d’électricité.

Explications

Le cycle de l’eau
Si l’énergie hydraulique peut être utilisée indéfiniment, c’est que l’eau est sans cesse renouvelée :

  1. L’évaporation

    Chauffée par le Soleil, l’eau des océans, des rivières et des lacs s’évapore et monte dans l’atmosphère.
  2. La condensation

    Au contact des couches d’air froid de l’atmosphère, la vapeur d’eau se condense en gouttelettes qui se rassemblent pour former des nuages.
  3. Les précipitations

    Les nuages répandent leur contenu sur la Terre, sous forme de pluie, de neige ou de grêle. Les précipitations ont lieu lorsque la masse de vapeur (nuages) atteint la saturation (100%) et que le refroidissement se poursuit.
  4. Le ruissellement 
    
La plus grande partie de l’eau tombe directement dans les océans. Le reste s’infiltre dans le sol (pour former des nappes souterraines qui donnent naissance à des sources) ou ruisselle pour aller grossir les rivières, qui vont, à leur tour, alimenter les océans… Et le cycle recommence !

Image: Jacky Brown, Shutterstock

 

Trois types de barrages
Il existe principalement trois types de barrages, qui dépendent de la qualité géologique et de la forme de la vallée où ils sont installés :

  • Le barrage voûte: de forme arquée, il reporte les forces engendrées par la poussée de l'eau sur les flancs de la vallée. Ex : Moiry (VD).
  • Le barrage-poids: sorte de mur vertical en forme de trapèze logé dans une vallée en V, il retient l’eau de son seul poids. Ex : la Grande Dixence (VS).
  • Le barrage à contreforts: 
le mur s’appuie sur des contreforts, parfois sous forme de voûtes, permettant ainsi d'économiser du béton. Les forces de la poussée de l'eau sont reprises dans les fondations. Ex : Lucendro (TI).

 

Carte d'identité

Les petites centrales hydrauliques se différencient des grandes par leur puissance. Alors que la puissance cumulée des turbines des barrages se compte en dizaines, voire en centaines de mégawatts (MW), celle de la petite hydraulique ne dépasse pas 10 MW.

La petite hydraulique représente environ 10% de la production hydraulique totale du pays. Parmi les nouvelles énergies renouvelables, elle occupe donc aujourd’hui la première place en termes de production et permet d’éviter annuellement l’émission de 1,6 million de tonnes de CO2. Les installations ont une durée de vie pouvant aller de 50 à 100 ans.

Le saviez-vous ?

Si dans un premier temps la fonte des glaciers, induite par le réchauffement climatique, devrait augmenter le potentiel de production hydroélectrique de la Suisse, à moyen terme (2030-2050), lorsque les glaciers auront très largement reculé, les volumes d'eau commenceront à décroître, réduisant les débits des rivières, ce qui pourrait engendrer une diminution de la production.

 

Activité

Voici une expérience qui permettra aux élèves d’observer l’énergie hydraulique à l’aide de deux grandes bouteilles en PET (identiques).

  1. Faites un trou à mi-hauteur de la première bouteille en PET, puis un trou identique au quart de la hauteur de la deuxième bouteille. Pour cela, vous pouvez utiliser un fil de fer chauffé au briquet par exemple.
  2. Bouchez ces trous à l’aide d’une pâte de bricolage ou d'un scotch et remplissez les deux bouteilles d’eau.
  3. Ôtez simultanément les deux bouchons de pâte à bricoler des deux bouteilles.

Que se passe-t-il ?
Une fois les bouchons ôtés, l’eau s’écoule des deux bouteilles. On observe que les débits d’eau ne sont pas les mêmes selon la bouteille.
La bouteille avec le trou à mi-hauteur laisse s’échapper un débit d’eau relativement faible. Tandis que la bouteille avec le trou le plus bas laisse s’échapper un débit d’eau nettement plus fort.
Comme dans un barrage, la hauteur d’accumulation et la quantité d'eau stockée sont importantes. Plus la pression est grande, plus la force d'entraînement de la turbine le sera également. C’est ainsi que l’on peut constater que l’eau crée de l’énergie grâce à la pression due à la gravitation. En résumé, l'énergie dépend de la pression (puissance) et du volume d'eau stockée (durée du turbinage).

Pour en savoir plus

À visiter: la centrale hydraulique des Clées (Ballaigues/VD)
Informations sur la visite de la Centrale des Clées


Hydraulique et production électrique
Petite hydraulique et grande hydraulique
Documents sur la part hydraulique dans la production électrique suisse.

Les barrages en Suisse
www.swissdams.ch/fr
Présentation et chiffres. Site proposé par le Comité suisse des barrages.