L’hydroélectricité : son fonctionnement et ses avantages

L'hydroélectricité représente une ressource fondamentale pour notre pays : cette source renouvelablealimentée par les nombreux cours d'eau qui caractérisent la botte de l'Italie, fournit 40 % des besoins énergétiques du pays. Mais qu'est-ce que l'énergie hydroélectrique, comment fonctionne-t-elle et quels sont ses avantages ?

Qu'il s'agisse d'installations majestueuses, liées à la construction de barrages, ou de petites structures couchées sur le lit des rivières, grâce à l'évolution technologique, l'énergie hydroélectrique devient une ressource de plus en plus utile et, ce qui n'est pas moins important, de plus en plus durable. Ci-dessous, toutes les informations utiles.

Qu'est-ce que l'énergie hydroélectrique ?

L'hydroélectricité est une source d'énergie renouvelable qui exploite les transformation du mouvement des cours d'eau en électricité.. En général, l'énergie est produite par des turbines spéciales qui, lorsqu'elles sont stimulées par le déplacement de la masse d'eau, se mettent en mouvement, alimentant ainsi un générateur.

Le secteur de l'hydroélectricité a été parmi les premiers à se développer en Italie, avec plusieurs centrales datant de la fin du 19ème siècle, et constitue aujourd'hui une ressource indispensable pour le pays. Grâce aux nombreux cours d'eau dont la botte est riche, notamment dans le Nord et le Centre, 40 % des besoins énergétiques du pays sont aujourd'hui produits grâce à l'eau. Et c'est une énergie propreÉnergie 100 % renouvelable, désormais également produite par des usines de plus en plus durables et ayant un faible impact sur l'environnement dans lequel elles se trouvent.

Comment fonctionne l'hydroélectricité

L'énergie hydraulique est produite par des turbines spéciales qui, mises en mouvement par l'eau, alimentent un générateur d'électricité. Dans la pratique, il en résulte de grands groupes de technologies différentes, qui se caractérisent à leur tour par des centrales électriques tout aussi différentes.

Centrales à débit régulé

Ce type de centrale, qui est aussi la plus anciennement implantée sur notre territoire, produit de l'énergie en exploitant différents. hauteurs de chute d'eau. Pour simplifier, à travers un réseau complexe de barrages et de chutes, l'eau est acheminée par des canaux spéciaux jusqu'à ce qu'elle atteigne de grands tuyaux de chute reliés à la centrale hydroélectrique. Prenant de la vitesse précisément en raison de la différence de hauteur, la masse d'eau est dirigée vers les turbines, qui, en raison de la masse d'eau elle-même, se mettent en mouvement, générant de grandes quantités d'énergie.

Les centrales à débit régulé peuvent être :

• bassinUn réservoir d'eau est créé, bloqué par un barrage, ou des réservoirs naturels tels que des lacs sont exploités. L'eau est ensuite acheminée dans des canaux spéciaux, qui permettent de réguler son débit en fonction des besoins de production ;
• stockageEn plus du réservoir principal, ces centrales exploitent un second réservoir en aval, qui permet de stocker l'eau puis de l'exploiter en cas de besoin. Par exemple, la nuit, lorsque la consommation est plus faible, l'eau est collectée dans le second bassin pour être utilisée le lendemain lorsque les besoins en énergie augmentent.

Centrales à eau courante

Contrairement aux centrales à débit régulé, qui utilisent des réservoirs et des barrages pour la production d'énergie, celles à l'eau qui coule peuvent produire de l'électricité même avec de faibles dénivelés. Cette technologie exploite en fait l'écoulement naturel des cours d'eau : il s'agit par exemple de ces centrales électriques qui sont construites le long du lit des rivières et qui, grâce à des turbines en série, exploitent le mouvement de l'eau qui s'écoule.

Contrairement aux centrales à débit régulé, où grâce aux réservoirs il est possible de déterminer la quantité d'énergie qui sera produite en fonction des besoins énergétiques du moment, cette technologie est évidemment dépendante du débit des cours d'eau. Par conséquent, la production a tendance à être plus élevée en hiver, lorsque les rivières sont pleines, et plus faible pendant les saisons chaudes, lorsque la disponibilité de l'eau est plus faible.

Minicentrales hydroélectriques

Une évolution intéressante dans le domaine de l'hydroélectricité est la nouvelles mini-centrales hydroélectriquesIl s'agit de petites centrales – en moyenne de 3 à 20 kW – qui permettent de produire de l'énergie localement, avec un impact très faible sur l'environnement et les écosystèmes. Et c'est l'un des secteurs qui connaît la plus forte croissance ces dernières années, grâce à sa relative facilité d'installation et à sa capacité à préserver l'aspect naturel des cours d'eau.

Aujourd'hui, les technologies mini-hydroélectriques sont les plus variées. En résumé, les plus répandues sont :

• moulinSemblables aux anciens moulins à farine, ces petites centrales électriques utilisent une roue hydraulique verticale pour produire de l'énergie ;
• spiraleCette technologie est l'une de celles qui se développent le plus rapidement, car elle exploite les turbines spirales horizontales et les petites dépressions naturelles des cours d'eau. Les centrales peuvent être installées le long du lit de la rivière et ont l'avantage de ne pas perturber la faune locale, car elles sont conçues de manière à ce que les poissons et autres petits animaux puissent passer à travers les turbines sans aucune conséquence ;
• Vis d'ArchimèdeCette solution est également de plus en plus populaire et utilise ce que l'on appelle la vis d'Archimède, c'est-à-dire une turbine de longueur moyenne dont les pales sont disposées en spirale. Le grand avantage de cette technologie est la possibilité d'obtenir des rotations soutenues même avec des débits d'eau moyennement faibles.

L'hydroélectricité en Italie

Après avoir compris les principales caractéristiques et technologies hydroélectriques disponibles aujourd'hui, avant de parler d'avantages et d'inconvénients, il est utile de revenir brièvement sur la diffusion de cette source renouvelable en Italie. Il s'agit en effet de la plus ancienne en Italie et, comme nous l'avons déjà expliqué, elle est aujourd'hui capable de garantir plus de 40 % de la demande énergétique nationale.

Combien y a-t-il de centrales hydroélectriques en Italie ?

On ne peut pas dire que l'Italie ne soit pas le pays de l'hydroélectricité. En plus d'être l'une des toutes premières nations européennes à investir dans cette technologie – l'une des plus anciennes centrales est celle de laAngelo Bertini de Porto d'AddaLe site Internet de l'entreprise, qui existe depuis 1895, est aujourd'hui largement distribué sur l'ensemble du territoire.

Selon les données publiées par Terna, à la fin de l'année 2022, on comptait jusqu'à 4 783 centrales hydroélectriques en Italie.installées principalement dans le Nord : le Piémont arrive en tête avec 1 066 centrales. La région qui produit le plus d'énergie est toutefois la Lombardie qui, avec 748 centrales, dispose d'une puissance installée de 5 693 MW. Les Abruzzes, en revanche, sont la région qui présente le meilleur rapport entre la puissance installée – 1 268 MW – et le nombre de centrales : 77, toutes de grande taille.

Les centrales électriques les plus célèbres de la Botte

C'est précisément parce que l'hydroélectricité est fondamentale dans le mix énergétique du pays qu'il est également utile de s'attarder sur les centrales stratégiques – ou les plus célèbres – disséminées dans le pays.

• La première centrale hydroélectrique italienneest la centrale Angelo Bertini de Porto d'Adda, déjà citée, inaugurée en 1895 et toujours en activité aujourd'hui ;
• La plus grande centrale hydroélectriqueLa plus grande centrale est celle de Luigi Einaudi à Entracque, dans la province de Cuneo. Inaugurée en 1982, elle a une capacité de 1 065 MW et exploite trois bassins hydrographiques différents ;
• Centrale hydroélectrique présentant le plus grand dénivelé.est située à Edolo, dans la province de Brescia, et présente une dénivellation de 1 265 mètres. Sa puissance est de 977,55 MW.

Avantages et inconvénients de l'énergie hydroélectrique.

Comme toute technologie de production d'électricité, l'hydroélectricité présente aussi des avantages e inconvénients. Beaucoup dépend de la technologie utilisée et surtout de l'impact des installations sur l'environnement et les écosystèmes dans lesquels elles sont construites. Les premières centrales hydroélectriques avaient un impact local très important, avec la nécessité de créer de grandes retenues d'eau et des barrages, de sorte que des vallées entières étaient inondées. Aujourd'hui, l'approche est plutôt conservatrice, avec un impact minimal sur les habitats et la faune aquatique.

Une énergie entièrement renouvelable

Le premier et principal avantage de l'hydroélectricité est sa capacité à produire… une énergie 100 % renouvelable.comme c'est le cas pour d'autres technologies telles que l'énergie photovoltaïque et l'énergie éolienne. Le cycle de l'eau est en effet continu, ce qui permet de produire de l'énergie pratiquement indéfiniment. Les émissions qui modifient le climat sont également faibles et se concentrent principalement dans la phase de construction des installations, puis sont efficacement compensées au fil du temps.

Cependant, il est tout aussi vrai que les changement climatique menacent de modifier le cours et le débit des rivières et autres ressources aquatiques à partir desquelles les centrales hydroélectriques sont alimentées, faisant de l'eau une denrée plus rare. C'est un défi pour l'avenir, qui impliquera probablement d'adapter les centrales existantes et d'installer des installations de pointe capables de fonctionner même avec des débits réduits.

Production continue d'énergie

Contrairement à d'autres sources renouvelables, l'hydroélectricité est en mesure de garantir une production quasi continue. d'énergie, aussi bien le jour que la nuit. En effet, les cours d'eau restent bien sûr actifs en permanence, avec des variations de débit peu notables au quotidien, bien que plus importantes au cours des saisons.

Comme il est facile de le deviner, le photovoltaïque ne produit de l'énergie que pendant la journée – bien que, grâce aux nouvelles technologies de stockage de l'énergie, l'énergie produite puisse être stockée et consommée en cas de besoin – tandis que l'éolien le fait lorsqu'il y a des courants de vent suffisamment forts. Ce n'est pas le cas de l'hydroélectricité : au contraire, pour les centrales à débit régulé, la production d'énergie peut être optimisée en fonction des besoins du moment et l'excédent d'eau collecté dans des réservoirs spéciaux.

Une énergie abordable

L'hydroélectricité est l'une des sources d'énergie issues de la coûts les plus baspar rapport aux alternatives telles que le charbon, le gaz et d'autres combustibles fossiles. La mise en place des centrales nécessite certes de gros moyens financiers, mais ceux-ci sont rapidement absorbés par la production d'énergie elle-même.

Mais ce n'est pas tout, car une fois les dépenses initiales de mise en place des installations – réservoirs et centrales compris – surmontées, les coûts d'entretien sont également relativement faibles au fil du temps, par rapport à d'autres technologies. De plus, grâce aux innovations introduites par la mini-hydroélectricité et à la facilité de mise en œuvre de ces centrales, des économies d'échelle avantageuses peuvent être réalisées.

Impact majeur sur les habitats

Ce n'est certainement pas un secret : la création d'une centrale hydroélectrique classique – à débit régulé ou au fil de l'eau – peut avoir un… même un impact élevé sur les habitats.. Si l'on considère les centrales électriques plus anciennes – entre barrages, réservoirs, canaux et pipelines – une modification profonde du territoire naturel est provoquée, avec l'introduction de structures qui changent effectivement sa géographie. Dans le passé, ce n'est pas un hasard si des vallées entières ont été inondées d'eau, précisément parce qu'il fallait créer des barrages et des réservoirs. Non moins importantes, les centrales hydroélectriques classiques peuvent affecter la vie aquatique, avec même des dommages importants pour la faune.

Heureusement, les centrales modernes – et notamment les mini-hydrauliques – surmontent peu à peu ces problèmes. Tout d'abord, les technologies modernes permettent de construire des centrales suffisamment puissantes qui peuvent fonctionner même en l'absence de barrages et de réservoirs. De plus, la conception actuelle prévoit des systèmes appropriés pour protéger la faune – par exemple, avec des filets spéciaux qui empêchent les poissons et autres animaux de se retrouver dans les canaux de collecte, ainsi que des voies de remontée pour les poissons eux-mêmes – et la préservation des lits naturels des rivières, pour une production d'énergie aussi durable que possible.

Nécessité d'une surveillance continue

Les grandes centrales hydroélectriques, en particulier les plus anciennes, ont besoin d'une surveillance continue sur l'ensemble du réseau de distribution d'eau. Non seulement l'étanchéité des barrages doit être régulièrement évaluée, mais les flux et l'accumulation d'eau doivent être équilibrés à tout moment, afin qu'il n'y ait pas de pression excessive sur les structures et que des accidents même désastreux soient évités.

En outre, il est nécessaire d'évaluer en permanence les éventuelles fuites sur l'ensemble du réseau de distribution et, ce qui n'est pas moins important, d'entretenir fréquemment les turbines afin qu'elles fonctionnent toujours au maximum de leur efficacité. Cela dit, d'autres technologies de production d'électricité – en particulier celles basées sur les combustibles fossiles – nécessitent également un suivi approfondi, parfois à un coût plus élevé que l'hydroélectricité.

Contraintes spatiales et géographiques

Enfin, l'une des limites de l'hydroélectricité est l'impossibilité de construire des centrales partout. En effet, il faut pouvoir profiter d'un cours d'eau au débit suffisant et, ce qui n'est pas négligeable, où il est possible d'exploiter les dénivelés, qu'ils soient naturels ou artificiels.

Par ailleurs, il n'est pas toujours possible d'installer des centrales hydroélectriques dans des zones à fort débit.forte activité sismique ou à risque d'inondation ou instabilité hydrogéologique. En d'autres termes, le terrain doit toujours être pris en considération et, pour cette même raison, il n'est pas toujours facile d'obtenir les autorisations nécessaires à la construction d'usines, surtout de grande taille.

Les inconvénients mis en évidence ne jettent cependant pas une ombre particulière sur l'hydroélectricité, qui reste une source renouvelable stratégique pour notre pays et une proposition dont l'impact environnemental est le plus faible, surtout si on la compare à la production d'énergie à partir de combustibles fossiles et à leurs coûts en termes de pollution.

Sources :