La production d’électricité

Barrage de l'ancienne centrale hydroélectrique Saint-Alban, Calvados

Barrage de l'ancienne centrale hydroélectrique Saint-Alban, Calvados

La production d’électricité

11 avril 2019 -
Production d'électricité
L’eau et les milieux aquatiques sont utilisés de différentes manières pour produire de l’électricité. Les centrales thermiques utilisent de grands volumes d’eau pour leur refroidissement, tandis que les installations hydroélectriques fonctionnent grâce à son écoulement dans la rivière, et que les énergies marines utilisent les courants et les marées.

Les sites de données sur la production d’électricité et l'eau

bnpe Données sur les prélèvements en eau
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La production d’électricité, une activité dépendante de l’eau

La production d’énergie est une activité fortement dépendante de l’eau.
Avant même la maîtrise de l’électricité, l’utilisation du débit des rivières grâce aux moulins à eau permettait de mobiliser l’énergie nécessaire pour moudre le blé ou transporter l’eau jusqu’aux champs.

Avec l’avènement des machines à vapeur, ce sont les propriétés physiques de l’eau qui sont utilisées pour convertir de l’énergie thermique en énergie mécanique grâce à des moteurs.

Depuis les progrès scientifiques réalisées au XIXe siècle, l’eau est utilisée pour produire de l’électricité selon plusieurs modalités. Dans les centrales thermiques, elle est transformée en vapeur pour activer les alternateurs (équipements qui permettent de transformer un mouvement rotatif en courant électrique).

Dans les centrales hydro-électriques, c’est son écoulement par gravité qui actionne des turbines reliées aux alternateurs. L’eau est aussi à la base des énergies marines, qui utilisent la force des courants marins et les phénomènes de marées.

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De l’eau pour refroidir les centrales thermiques

La production d’électricité grâce aux centrales thermiques - qu’elles soient nucléaires ou à flamme (combustion de charbon, de gaz ou de pétrole) - nécessite de grandes quantités d’eau.

Une petite partie de cette eau est utilisée sous forme de vapeur pour activer les alternateurs, mais l’essentiel sert au refroidissement des équipements.

Cette eau est prélevée dans les milieux aquatiques, le plus souvent des cours d’eau, et y est presque intégralement rejetée à proximité directe du point de prélèvement.

Centrale nucléaire de Cruas-Meysse

Centrale nucléaire de Cruas-Meysse

Deux types de circuit de refroidissement existent : les circuits ouverts et les circuits fermés.

Dans le premier cas, l’eau est pompée dans le milieu, circule à travers la centrale pour la refroidir et est rejetée directement : ce circuit implique l'utilisation de très grands volumes d’eau, restitués ensuite au milieu.

Dans le second cas, l’eau circule à plusieurs reprises à travers la centrale avant d’être rejetée : les quantités d’eau utilisées sont donc plus faibles, mais une partie est perdue par évaporation.

En France, 4 centrales situées sur le littoral - qui utilisent de l’eau de mer - ainsi que 5 centrales situées en bord de cours d’eau ou d’estuaire disposent de circuits ouverts ; les autres centrales sont équipées de circuits fermés (d’après CEA, 2017).

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Une utilisation des cours d’eau pour produire de l’électricité

Dans le cas de l’hydroélectricité, c’est l’écoulement de l’eau dans la rivière qui est utilisé comme force motrice. Il ne s’agit pas d’un prélèvement au sens strict, l’eau n’étant pas soustraite au milieu, mais d’une transformation de la forme et du fonctionnement de la rivière.

En France, en 2016, on dénombre plus de 2000 installations de production d'énergie hydraulique.

Lorsqu’elles sont installées sans barrage, les turbines hydroélectriques fonctionnent en continu, et la production est dépendante du débit du cours d’eau. La construction d’un barrage dans le lit de la rivière permet d’édifier une retenue d’eau en inondant le lit majeur. Cette réserve d’eau est ensuite utilisée pour produire de l’électricité en actionnant des turbines lors de l’écoulement de l’eau par gravité. La réserve d’eau permet de moduler la production d’électricité et de s’affranchir des conditions hydrologiques.

Enfin, des installations hydroélectriques dites « stations de transfert d’énergie par pompage », localisées dans les zones de fort relief, permettent de stocker de l’eau lorsque la consommation est faible pour constituer des réserves mobilisables lors des pics de consommation.

Usine hydroélectrique de Brégnier-Cordon (Ain)

Usine hydroélectrique de Brégnier-Cordon (Ain)

En 2017, 10,1 % de la production totale d'électricité en France métropolitaine est d'origine hydraulique.
Elle est en baisse de -16,3%  par rapport à 2016.

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Une utilisation des marées pour les énergies marines

Les énergies marines constituent un secteur en développement - pour le moment peu exploité - et peuvent prendre diverses formes.

Les usines marémotrices utilisent le balancement des marées pour activer les turbines. Il en existe une en France, construite sur l’estuaire de la Rance en Bretagne.

Usine marémotrice de la Rance

Usine marémotrice de la Rance

Les autres types d’énergies marines sont encore au stade de l’expérimentation.

À l’heure actuelle, un parc hydrolien pilote est en construction au large de la Bretagne : situé en dehors des eaux côtières, il exploitera les courants marins.

D’autres sources d’énergie marine seront déployées dans les années à venir dans les eaux côtières et au large : énergie thermique des mers, énergie des vagues, énergie osmotique, biomasse marine, etc.