Les types d'installation

Les aménagements hydroélectriques sont fortement dépendants de la géographie des lieux. Des solutions variées permettent d'optimiser l'exploitation de l'énergie et de répondre aux critères de développement durable. Souvent ces installations hydrauliques ont d'autres vocations en plus de celle de la production électrique. Elles peuvent faire partie d'un système d'irrigation grâce à la retenue ou de navigation fluviale en étant équipées d'écluses.

La composante du système la plus apparente est certainement le barrage principal. En fait, assez souvent, le barrage principal est secondé par une série de digues sur le pourtour du réservoir principal. Par le passé, on a souvent utilisé le béton pour ces travaux, toutefois, on observe une tendance : les barrages et digues modernes sont plus souvent constitués d'enrochement dont les matériaux se trouvent dans l'environnement immédiat. Ces constructions sont mécaniquement plus flexibles que celles en béton et permettent d'accommoder plus facilement les mouvements et déplacements des sols.

On peut tenter de classifier les différentes possibilités d'aménagement hydroélectrique mais de fait, il n'y a pas vraiment de règle et la méthode de construction n'est pas réellement l'aspect le plus fondamental.

Le concept fondamental qui caractérise le mieux l'aménagement hydroélectrique se base sur le mode de production.

  • Il y a des centrales au fil de l'eau. Dans ce cas, il n'y a peu de capacité de stockage à l'amont du barrage. Ce manque de réservoir oblige à produire de l'énergie en continue pour évacuer l'eau au fur et à mesure qu'il s'accumule à l'amont. On conserve quand même un certain de degré de pilotage qui permet de moduler, sur une faible échelle de temps, la production. On parle ici, de quelques heures à quelques jours.

  • Les centrales avec réservoir ont toute la flexibilité possible pour ajuster la production à la demande. Ces réservoirs se gèrent sur des échelles de temps qui se comptent en années.

  • Les centrales avec réserve pompée, ne sont pas comme telles des unités de production d'énergie. Elles permettent d'absorber de l'énergie excédentaire disponible sur le réseau et de la restituer lorsqu'il y a un pic dans la demande. C'est l'outil pour accepter les sources d'énergie intermittentes sur le réseau.

Les types de barrage

Voici les principaux types de barrage :

Les principaux types de barrage et digueInformations[1]

Les types de configuration des aménagements hydroélectriques

Les aménagements au fil de l'eau n'ont presque pas de capacité de réservoir. Généralement leur chute est faible et le barrage et la centrale sont dans la même structure.

L'opération est continue fournissant de l'énergie de base. Les saisons affectent leur débit.

La centrale Beauharnois comporte 26 turbines Francis et 10 turbines hélices. Elle est au fil de l'eau.Informations[2]

Un aménagement avec barrage de retenue permet d'emmagasiner de l'énergie dans le réservoir créé à l'amont. Ce réservoir est géré sur des périodes très longues qui peuvent dépasser l'année. Le barrage et la centrale sont généralement des structures distinctes.

L'opération est variable et donne une grande flexibilité à l'opérateur. Un débit minimum doit toujours être maintenu pour des raisons environnementales.

L'aménagement de LG2 comporte un déversoir et deux centrales (Robert-Bourrassa et La Grande-2-A) pour une capacité de 7722 MW.Informations[3]

Les réserves pompées constituent un autre type d'aménagement permettant d'absorber et de restituer de l'énergie sur le réseau. Typiquement les chutes sont élevées et les centrales souterraines.

Ce type d'équipement donne à l'opérateur du réseau une flexibilité inégalée pour satisfaire la demande.

Nant de Drance en Suisse est une centrale équipée de turbines pompes.Informations[4]

Les grandes centrales

Les grandes centrales marquent l'imagination par leur dimension, leur puissance, la logistique de leur construction et leur impact sur le développement durable.

En voici quelques-unes qui sont mondialement connues.

Centrale des Trois Gorges

Carte du barrage des Trois GorgesInformations[5]

« Les 26 générateurs de 700 MW (fournis par les constructeurs européens allemand Voith, autrichien Andritz et le français Alstom) et les huit générateurs (6 × 700 MW, 2 × 50 MW, construction achevée en 2011) de la centrale ont une puissance installée de 22 500 MW, soit 10 % de la capacité installée en Chine (ou sept fois la capacité des centrales hydroélectriques du Rhône (2 950 MW) ou encore l'équivalent d'une vingtaine de tranches de centrales nucléaires). La hauteur de chute est d'environ 90 m. »

Wikipedia

Les Trois Gorges - vue aérienneInformations[6]
Vue du déversoir et du barrage des Trois GorgesInformations[7]

Centrale d'Itaipu

Carte du barrage d'Itaipu au BrésilInformations[8]

« Les deux dernières des vingt unités de production électrique démarrèrent respectivement en septembre 2006 et mars 2007, amenant la puissance de production à 14 000 MW et achevant la centrale. L'augmentation de la capacité permet désormais de conserver 18 unités en production en permanence pendant que 2 autres sont arrêtées pour maintenance. À cause d'une clause dans le traité signé entre le Brésil, le Paraguay et l'Argentine, le nombre d'unités en production simultanément est limité à 18. »

« La puissance nominale de chaque unité génératrice (turbine + générateur) est de 700 MW. Mais, à cause d'une hauteur d'eau entre le réservoir et le lit de la rivière en aval plus importante aujourd'hui qu'à la conception du barrage, cette puissance est désormais de 750 MW (durant la moitié du temps pour chaque unité génératrice). »

« En comparaison, toute l'eau des chutes d'Iguazú ne fournirait assez de puissance que pour alimenter 2 des 18 unités génératrices du barrage. »

Wikipedia

Centrale d'ItaipuInformations[9]
Barrage d'Itaipu panoramaInformations[10]

Aménagement de LG2 avec les centrales de Robert Bourrassa et de LG2-A

Carte de la centrale Robert Bourrassa à la Baie JamesInformations[11]

« La centrale Robert-Bourassa, anciennement nommée centrale La Grande-2 ou LG2, est une centrale hydroélectrique souterraine construite au PK 112, à environ 6 km en aval du barrage. Avec une puissance installée de 5 616 mégawatts, cette centrale est la plus puissante du réseau d'Hydro-Québec. C'est aussi la plus grande centrale hydroélectrique souterraine au monde. Elle a été inaugurée le 27 octobre 1979 à 15 h 33 par le premier ministre du Québec René Lévesque, en présence de 3 000 invités. »

Wikipedia

Vue aérienne de l'aménagement de LG2Informations[12]
Vue intérieure de la centrale Robert BourrassaInformations[13]