Qu'est-ce que l'énergie hydraulique?

L'énergie hydraulique est une forme d'énergie produite par le mouvement de l'eau, souvent utilisé pour générer de l'électricité dans les barrages et les centrales hydroélectriques.

Comment fonctionne une centrale hydroélectrique?

Une centrale hydroélectrique fonctionne en utilisant le flux d'eau pour tourner des turbines, qui à leur tour activent des générateurs pour produire de l'électricité.

Quels sont les avantages de l'énergie hydraulique?

Les avantages de l'énergie hydraulique incluent une production d'énergie renouvelable, une réduction des émissions de carbone, et la flexibilité dans la production d'électricité.

Y a-t-il des inconvénients à l'énergie hydraulique?

Oui, les inconvénients incluent l'impact écologique sur les écosystèmes aquatiques, le déplacement potentiel des populations locales et les coûts élevés de construction des infrastructures.

Énergie hydraulique: Fonctionnement, Avantages

Lascience moderne a évolué, mais nous pouvons toujours assimiler ces éléments à des ressources énergétiquesrenouvelables .

L'élément terre correspond à l'énergie géothermique.
L'élément air correspond à l'énergie éolienne.
L'élément feu correspond à l'énergie solaire.

L'élément eau doit donc correspondre à l'énergie de l'eau ! Comment pouvons-nous utiliser l'eau de la Terre pour produire de l'énergie?

La définition de l'énergie hydraulique

L'hydroélectricité, parfois appelée énergie hydraulique, est l'une des plus anciennes sources d'énergie renouvelable. Elle utilise l'écoulement naturel de l'eau pour produire de l'énergie.

L'énergie hydraulique est l'énergie dérivée du poids ou du mouvement de l'eau.

Les humains utilisent l'énergie hydraulique depuis des milliers d'années - les Grecs anciens utilisaient des moulins à eau pour moudre le grain en farine.

L'eau possède despropriétés uniques qui lui permettent d'être utilisée pour créer de l'énergie. Les propriétés de l'eau sont les suivantes :

L'eau (_H2O) est unliquide à température ambiante. Elle gèle à 0ºC et bout à 100ºC.
Ses molécules sont cohésives (elles se collent les unes aux autres).
L'eau a unecapacité thermique spécifique élevée - c'est-à-dire qu'il faut beaucoup d'énergie pour la chauffer. Par conséquent, les masses d'eau ont tendance à maintenir une température assez constante. Cette propriété permet aux organismes de prospérer dans l'eau.

Ce liquide inhabituel a un excellent potentiel en tant que ressource énergétique. Voyons pourquoi ?

Abondance

71 % de la surface de la Terre est recouverte d'eau. On en trouve également sous terre, dans l'atmosphère, dans les rivières et les lacs, dans les glaciers et même dans ton corps !

L'eau est une ressource très abondante que l'on trouve partout sur la planète.

La densité

L'eau est 800 fois plus dense que l'air. Par conséquent, elle a une densité énergétique élevée.

Ladensité énergétique est la quantité d'énergie stockée dans une unité de volume donnée.

Mouvement

L'eau est constamment en mouvement. Pense aux précipitations, aux rivières qui coulent et aux marées. Le mouvement constant entraîne une grande quantité d'énergie cinétique, qui peut être exploitée et utilisée pour produire de l'électricité.

Le pouvoir de l'eau vague de l'océan mouvement de l'eau StudySmarter Fig. 1 - Les océans sont constamment en mouvement : marées, vagues, précipitations et évaporation, unsplash.com.

Exemples d'énergie hydraulique

Il existe trois méthodes principales pour produire de l'électricité en utilisant l'énergie de l'eau en mouvement : l'énergie hydroélectrique, l'énergie marémotrice et l'énergie des vagues.

Énergie hydroélectrique

Lorsqu'un objet est soulevé, il acquiert de l'énergie potentielle gravitationnelle. L'eau dans les régions montagneuses possède de l'énergie potentielle gravitationnelle, qu'elle convertit en énergie cinétique lorsqu'elle s'écoule vers le bas de la pente.

L'énergie hydroélectrique est une forme d'électricité produite en convertissant l'énergie potentielle gravitationnelle de l'eau.

Lesbarrages hydroélectriques sont une méthode populaire de production d'électricité. En fait, 71 % de l'énergie renouvelable mondiale est produite à l'aide de technologies hydroélectriques.

L'énergie marémotrice

Les positions du soleil et de la lune contrôlent les marées terrestres. Les marées hautes se produisent lorsque la Terre est parallèle à la Lune, et les marées basses se produisent lorsque la Terre est parallèle au Soleil. Il faut environ 6 heures et 12 minutes pour que les marées passent de hautes à basses ou invers ement.

L'énergie marémotrice est une source d'énergie renouvelable produite par les eaux océaniques qui montent et descendent lors des marées.

L'exploitation de l'énergie marémotrice est une forme relativement nouvelle de technologie énergétique

L'énergie des vagues

Les vents soufflent sur les océans et transfèrent leur énergie à l'eau. Les particules d'eau se déplacent alors de façon circulaire, créant ainsi des vagues. L'énergie d'une vague dépend de sa hauteur.

L'énergie des vagues est une forme d'énergie exploitée à partir du mouvement des vagues.

Tout comme l'énergie marémotrice, l'exploitation de l'énergie des vagues est une technologie énergétique relativement nouvelle.

Centrales hydrauliques

Une centrale électrique, parfois appelée centrale électrique, est généralement reliée à un réseau électrique. L'énergie mécanique est convertie en électricité. Dans ce cas, l'énergie cinétique provient du mouvement de l'eau et constitue donc une source d'énergie renouvelable à faible émission de carbone.

Une centrale électrique est une installation industrielle utilisée pour la production d'électricité.

Voyons plus en détail comment les énergies hydroélectrique, marémotrice et houlomotrice sont exploitées pour produire de l'électricité.

Centrales hydroélectriques

La plupart des centrales hydro électriques sont des installations de retenue. Ces centrales utilisent un barrage pour contrôler le débit de l'eau de la rivière en aval. Lorsque l'on a besoin d'énergie, l'eau est libérée du barrage. Sous l'effet de la gravité, l'eau s'écoule vers le bas et traverse les pales d'une turbine . Le mouvement des pales de la turbine entraîne un générateur électrique, convertissant l'énergie cinétique en électricité.

Un barrage est une construction en forme de barrière qui retient l'eau et élève son niveau, créant ainsi un réservoir, qui peut ensuite être utilisé pour le stockage de l'eau ou pour des activités de loisirs.

L'énergie hydroélectrique peut être exploitée pour répondre aux fluctuations de la demande d'énergie. L'eau stockéeau-dessus du barrage dans un réservoir supérieur contient une grande quantité d'énergie potentielle, qui peut être rapidement convertie en électricité en cas de besoin en libérant l'eau stockée. La centrale hydroélectrique fonctionne alors de la même manière, produisant de l'électricité pendant les périodes de pointe, comme le week-end ou le soir.

Le fait queles exploitants du barrage choisissent le moment où ils libèrent l'eau permet de faire face aux pics de demande d'énergie.

Énergie hydraulique centrale hydroélectrique du barrage de srisailam StudySmarter Fig. 2 - Le barrage de Srisailam, en Inde. L'eau de la rivière Krishna est piégée derrière le barrage et poussée à travers des turbines pour produire de l'électricité, unsplash.com.

Deux types moins courants de centrales hydroélectriques sont les installations de dérivation et les installations de pompage-turbinage.

Lespremières utilisent une série de canaux pour canaliser l'eau vers des turbines, où l'électricité est générée.
Laseconde conduit l' eau en amont dans un réservoir. Ces installations sont particulièrement utiles pour répondre aux hausses de la demande d'énergie. Lorsque la demande d'électricité est élevée, l'eau du réservoir est libérée, circule dans les turbines et produit de l'électricité.

Usines marémotrices

Lesusines mar émotrices exploitent l'énergie produite par la poussée des eaux océaniques. Il existe trois types d'usines marémotrices. Les trois types font passer l'eau par des turbines. Le mouvement des turbines alimente des générateurs qui convertissent leur énergie cinétique en énergie électrique.

Le premier type d'usine électrique est un barrage marémoteur. Il s'agit Il s'agit de grandes structures ressemblant à des barrages, construites en travers des baies et des estuaires. Les vannes de barrage retiennent l'eau à marée haute, la forçant à passer par des turbines pour retourner à la mer.

Les lagunes à marée sont unautre type de barrage. Il s'agit d'étendues d'eau partiellement entourées d'une barrière, qui peut être naturelle ou artificielle. Ils fonctionnent comme un barrage à marée, en retenant l'eau et en contrôlant sa libération par des turbines.

Ledernier type d'usine marémotrice est une turbine dans le cours d'eau. Celles-ci sont placées directement dans un courant de marée (un courant rapide créé par les marées). Ces courants se produisent souvent dans les détroits ou les bras de mer, là où les masses terrestres font entrer l'eau dans un entonnoir.

Lesbarrages et lagunes marémotrices contrôlent le flux d'eau à travers les turbines. Cela permet à la centrale de répondre aux poussées de la demande d'énergie en libérant de l'eau.

Centrales à énergie houlomotrice

Il existe cinq grands types de technologies utilisées pour produire de l'énergie à partir des vagues.

Lesabsorbeurs sont des structures flottantes qui extraient l'énergie des mouvements à la surface. L'énergie cinétique est convertie en électricité à l'aide de générateurs linéaires ou rotatifs.
Lescolonnes d'eau oscillantes sont des structures partiellement immergées. Lorsque les vagues entrent et sortent, elles poussent l'air à travers des turbines situées au sommet de la structure. Le mouvement des turbines alimente un générateur qui convertit leur énergie cinétique en électricité.
Lesatténuateurs ont des "bras" articulés, qui extraient l'énergie de leurs mouvements relatifs. Ils sont reliés à des pompes hydrauliques qui convertissent l'énergie cinétique en électricité.
Lesdispositifs de débordement fonctionnent comme des barrages de marée, en retenant l'eau et en la libérant par le biais de turbines. Le mouvement des turbines alimente un générateur qui convertit leur énergie cinétique en électricité.
Lesconvertisseurs de vagues oscillantes sont dotés d'une palette articulée, qui extrait l'énergie de son mouvement relatif. Le mouvement de la palette entraîne des pompes hydrauliques qui alimentent des générateurs pour convertir l'énergie cinétique en électricité.

Avantages de l'énergie hydraulique

L'énergie hydraulique peut être produite de différentes manières, mais les trois technologies de l'énergie hydraulique présentent des avantages similaires.

Avantage	Description
Fiable	L'énergie hydraulique n'est pas influencée par les conditions météorologiques ou la période de l'année.
Renouvelable	L'eau est constamment en mouvement et en cycle autour de la Terre. Elle ne s'épuisera jamais - l'énergie de l'eau peut donc toujours être exploitée.
Efficace sur le plan énergétique	L'eau est dense. Plus la masse d'un objet est importante, plus il possède d'énergie cinétique et gravitationnelle. Ainsi, une plus grande quantité d'énergie peut être exploitée et convertie en électricité. L'énergie hydraulique est donc une forme très efficace de production d'énergie. Un mètre cube (^1m3) d'eau pèse 1000 kilogrammes (l'équivalent d'une tonne).
Une énergie propre	Laproduction d'énergie par l'eau libère beaucoup moins de gaz à effet de serre et de polluants que les combustibles fossiles.
Rentable	Une fois en service, il est peu coûteux de produire de l'électricité à l'aide de centrales hydrauliques.
Longévité	Les centrales hydrauliques, en particulier les barrages hydroélectriques, peuvent fonctionner pendant des décennies.
Favorise le développement	Les centrales hydrauliques peuvent être installées dans des endroits isolés, hors réseau. L'électricité qu'elles produisent peut transformer les communautés et encourager le développement social.
Avantages économiques	L'utilisation deressources énergétiques renouvelables telles que l'énergie hydraulique réduit la dépendance à l'égard des combustibles fossiles importés et crée des opportunités d'emploi.

Inconvénients de l'énergie hydraulique

Aucune forme de production d'énergie n'est parfaite. L'énergie hydraulique ne fait pas exception, voici les inconvénients de cette source d'énergie renouvelable.

Inconvénient	Description
Problèmes écologiques	La construction de centrales hydrauliques modifie l'environnement proche. La détérioration de l'habitat et les inondations sont des effets secondaires courants. De nombreuses espèces meurent ou migrent ailleurs, ce qui entraîne une perte de biodiversité. Les centrales hydrauliquessont associées à la pollution thermique.
Coût initial élevé	La construction de centrales hydrauliques est coûteuse. Cependant, on s'attend à ce que les coûts de construction diminuent au fur et à mesure que la technologie s'améliore.
Entretien important	Les équipements utilisés sont soumis à une exposition constante à l'eau et nécessitent un entretien régulier pour prévenir la corrosion et garantir leur utilisation.
Visuellement peu attrayant	Les grandes centrales électriques inesthétiques perturbent le paysage naturel. Cela peut avoir un impact sur le tourisme.
Émissions de gaz à effet de serre	Laconstruction de barrages hydroélectriques peut libérer certains gaz à effet de serre, principalement du méthane, car les sols sont inondés.
Manque d'accessibilité	Certaines régions du monde ont un accès limité aux côtes ou aux rivières des hautes terres. Tous les littoraux ne sont pas adaptés à la production d'énergie marémotrice ou houlomotrice.

L'énergie hydraulique - Points clés

L'énergie hydraulique est l'énergie dérivée du poids ou du mouvement de l'eau. Sur Terre, l'eau est abondante, dense et toujours en mouvement. Ces caractéristiques lui confèrent un excellent potentiel en tant que ressource énergétique.
L'énergie hydroélectrique est une forme d'électricité produite en convertissant l'énergie potentielle gravitationnelle de l'eau. Des barrages sont construits dans les hautes terres, retenant l'eau et la forçant à passer par une turbine qui alimente un générateur.
L'énergie marémotrice est une source d'énergie renouvelable produite par la montée et la descente des eaux océaniques lors des marées. Les usines marémotrices comprennent des barrages, des lagunes et des turbines dans les cours d'eau.
L'énergie houlomotrice est une forme d'énergie exploitée à partir du mouvement des vagues. L'énergie est exploitée à l'aide de diverses technologies : absorbeurs, colonnes d'eau oscillantes, atténuateurs, dispositifs de débordement et convertisseurs de vagues oscillantes.
L'énergie hydraulique est une source d'énergie fiable, renouvelable et efficace. Cependant, elle peut causer des problèmes écologiques, a un coût initial élevé et nécessite un entretien régulier.

^{1. Emilio F. Moran, L'hydroélectricité durable au 21e siècle, Actes de l'Académie nationale des sciences, 2018.}

^{2. Lynn Laymon, Le monde de l'eau, formation à la plongée, 1998.}

^{3. École des sciences de l'eau, Quelle est la quantité d'eau sur terre, USGS, 2019.}

Énergie hydraulique

Équipe éditoriale StudySmarter

La définition de l'énergie hydraulique