Comment fonctionne un barrage hydraulique ?
Un barrage hydraulique est un grand réservoir qui permet de retenir de grandes quantités d’eau. Il joue un rôle essentiel dans une centrale hydraulique afin de produire une électricité 100 % verte.
Une centrale hydraulique utilise la force de l’eau stockée grâce au barrage pour produire de l’électricité. Concrètement, le barrage retient l’écoulement naturel de l’eau et permet la création d’un lac de retenue.
En fonction des besoins, les vannes du barrage hydraulique sont ouvertes afin de libérer une partie de l’eau stockée dans ce qu’on appelle une conduite forcée (de grands tuyaux). La conduite forcée amène l’eau vers la centrale hydraulique située en contrebas.
La force de l’eau qui arrive dans la centrale permet de faire tourner une turbine. La turbine fait quant à elle tourner un alternateur qui produit un courant électrique. Un transformateur élève ensuite la tension de ce courant électrique pour qu’il puisse être évacué vers le réseau de transport d’électricité (dans les lignes à haute tension) plus facilement.
En fin de parcours, l’eau qui est entrée dans la centrale finit par rejoindre le lit de la rivière par un canal de fuite.
Le saviez-vous ?L’électricité produite grâce aux barrages hydrauliques n’émet aucun gaz à effet de serre. C’est une source d’énergie 100 % renouvelable, aussi appelée « électricité verte ».
Les différentes formes de barrages
Le barrage-voûte
Le barrage-voûte est un barrage courbé, construit en béton sur des parois rocheuses. Il a la particularité d’être utilisé dans des vallées étroites comme par exemple le barrage de Vouglans, dans le Jura.
Le barrage de Vouglans est la 3ème retenue de France, il a une capacité de stockage de 600 millions de m3 d’eau. Il mesure 103 mètres de hauteur et dispose d’une largeur en crête de 427 mètres.
Un barrage peut aussi se composer de plusieurs voûtes. C’est le cas, par exemple, du barrage de la Girotte, situé dans la commune d’Hauteluce en région Auvergne-Rhône-Alpes. Il s’agit d’un barrage à voûtes multiples en béton, perché à 1700 mètres d’altitude.
Le saviez-vous ?Le barrage de Serre-Ponçon est l’un des plus grands barrages hydroélectriques de France, et même d’Europe. Il mesure 123 mètres de hauteur, 600 mètres de large et fait 650 mètres d’épaisseur.
Le barrage-poids
Le barrage-poids est la forme de barrage la plus ancienne et la plus simple à construire. À l’origine, il s’agissait de très grandes digues formées de pierres et de cailloux. Aujourd’hui, les barrage-poids sont principalement construits en béton. C’est le modèle le plus lourd qui existe à ce jour.
Sa particularité est qu’il est vertical par rapport au sens de la retenue de l’eau et incliné par rapport à la vallée. Ce type de barrage s’appuie uniquement sur le sol.
Le saviez-vous ?Le fournisseur historique d’électricité EDF exploite plus de 600 barrages hydrauliques en France et 427 centrales au total.
Le barrage à contreforts
Le barrage à contreforts est particulièrement léger. Son poids correspond au poids des contreforts. Les contreforts sont de grands triangles en béton qui permettent de reporter la pression de l’eau vers le sol sur lequel ils reposent.
Le saviez-vous ?En 2021, les centrales hydroélectriques ont produit 62,5 TWh d’électricité, ce qui représente 53 % de la production d’électricité renouvelable en France.
Les différentes familles de barrages hydrauliques
La puissance d’une centrale hydraulique dépend essentiellement de deux paramètres : le débit de l’eau retenue par le barrage et la hauteur de la chute d’eau. En France, il existe trois grandes familles de barrages, qui correspondent à trois configurations distinctes.
Le barrage hydraulique de haute-chute
Un barrage (ou une centrale) hydraulique est dit « de haute-chute » lorsqu’il présente un débit d’eau faible et un dénivelé entre le barrage et la centrale hydraulique très important, avec une chute d’eau de plus de 300 mètres.
Les barrages de haute-chute sont généralement situés en haute montagne (en haute altitude).
En France, le barrage hydraulique de haute-chute le plus grand est celui de Portillon en Haute-Garonne, avec une chute d’eau de 1420 mètres.
Le saviez-vous ?Pour une hauteur de chute d’eau de 1000 mètres, l’eau jaillit des injecteurs à une vitesse de 140 mètres par seconde, soit 500 km/h.
Le barrage hydraulique de moyenne-chute
Un barrage (ou une centrale) hydraulique est dit « de moyenne-chute » lorsqu’il présente un débit d’eau moyen et un dénivelé entre le barrage et la centrale hydraulique relativement fort, avec une chute d’eau de plus de 300 mètres.
Les aménagements hydrauliques de moyenne-chute sont généralement situés dans les régions de moyenne montagne et de bas-relief.
Le barrage hydraulique au fil de l’eau
Un barrage (ou une centrale) hydraulique est dit « au fil de l’eau » ou « de faible-chute » lorsqu’il présente un débit d’eau très important et un dénivelé entre le barrage et la centrale hydraulique relativement faible, avec une chute d’eau de moins de 30 mètres.
Les installations de basse-chute sont généralement implantées sur le cours de rivières ou de grands fleuves.
Concrètement, pour ce type d’aménagement, il n’y a pas de retenue d’eau et l’électricité est produite « au fil de l’eau » (en temps réel).
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