La petite hydroélectricité correspond aux centrales hydroélectriques d’une puissance inférieure à 10 MW. On parle également de mini-hydroélectricité en dessous de 2MW et de micro-hydroélectricité en dessous de 500 kW.
L’eau en tant que source d’énergie est utilisée depuis plus de deux mille ans à travers les moulins servant à moudre le blé par exemple. La technologie a évolué depuis en couplant la roue entraînée par l’eau à un alternateur pour produire de l’électricité depuis le 19ème siècle, mais le principe reste le même. L’hydroélectricité est donc aujourd’hui une technologie très mature ayant montré son très grand intérêt.
L’hydroélectricité est une source d’énergie renouvelable ne produisant aucun déchet : une partie du débit d’un (ou plusieurs) cours d’eau est utilisée pour faire tourner une turbine puis est rejetée directement dans le cours d’eau, rien n’est consommé.
Une petite centrale hydroélectrique fonctionne au fil de l’eau : elle turbine l’eau qui arrive dans la rivière et ne la stocke pas. Elle participe ainsi à la production d’électricité dite de base dans le mix énergétique français.
Une petite centrale hydroélectrique peut être de « haute chute » ou « moyenne chute » , c’est-à-dire qu’elle utilise une conduite forcée afin de récupérer une certaine hauteur de chute d’eau, ou au contraire de « basse chute », c’est-à-dire qu’elle utilise un canal à ciel ouvert.
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Le tronçon court-circuité est la partie du cours d’eau située entre la prise d’eau de la centrale et la sortie du canal de restitution. C’est le tronçon du cours d’eau dans lequel le débit est en partie dérivé dans la conduite forcée ou le canal.
L’eau qui passe dans la turbine ne subit aucune modification de température ou de physico-chimie. Lors de son passage dans la conduite forcée pour les centrales de haute chute, elle va accumuler beaucoup d’énergie sous forme de pression qu’elle va perdre en la donnant à la turbine. Elle sera rejetée dans le cours d’eau exactement dans l’état qu’elle était avant la prise d’eau.
Le débit réservé, aussi appelé débit minimum biologique, est déterminé grâce à de lourdes études réalisées par des bureaux d’études spécialisés. Ce débit est considéré comme le débit minimum suffisant permettant à la faune et flore piscicole de continuer à se de développer correctement sans impact notable. Sa détermination est basée entre autres sur l’inventaire des différentes espèces présentes, sur la morphologie du cours d’eau (c’est-à-dire si le cours d’eau est calme ou au contraire possède des rapides, des cascades…) ou encore son exposition. Son minimum réglementaire est fixé à 10% du débit moyen annuel du cours d’eau sur lequel sera installé l’aménagement hydroélectrique.
La passe à poissons est un ouvrage permettant aux poissons de remonter le seuil et garantissant ainsi à la faune piscicole (poissons, anguilles…) de pouvoir circuler librement. Cet ouvrage est particulièrement intéressant pour les cours d’eau abritant des poissons migrateurs appelés « axes à grands migrateurs amphihalins » tels les saumons.
Une passe à poissons peut prendre 5 formes principales :
Les prises d’eau des petites centrales hydroélectriques sont toutes équipées de grilles fines interdisant à la faune aquatique de s’introduire dans la conduite forcée ou encore dans la turbine.
L’entrefer des grilles installées, c’est-à-dire l’espace maximal entre deux barreaux, est fixé selon les espèces présentes dans le cours d’eau.
Il n’y a ainsi pas de danger pour la faune aquatique vivant aux alentours des ouvrages hydroélectriques.
Les grilles protégeant l’accès à la turbine sont inclinées afin de guider sans danger les poissons (ou autres espèces) jusqu’à une goulotte de dévalaison. Celle-ci est une sorte de toboggan permettant aux poissons de dévaler pour rejoindre le cours d’eau en aval du seuil.
Les différentes études réalisées avant le dépôt de la demande d’autorisation environnementale permettent de déterminer les spécificités de chaque site, notamment la présence d’écosystèmes remarquables ou d’espèces protégées.
Le projet peut évoluer à leur suite afin d’éviter au maximum les espèces sensibles. Si une espèce protégée ne peut être évitée, des mesures de protection sont mises en place.
Imaginons par exemple qu’une fleur remarquable se trouve sur le tracé définitif de la conduite : cette fleur sera déterrée délicatement par des spécialistes avant le début des travaux, conservée dans un pot puis replantée à la fin des travaux à proximité de l’endroit ou elle a été trouvée.
Les travaux sont eux aussi adaptés à la faune et la flore locale : aucun arbre n’est abattu lors de la période de nidification par exemple.
Lors des concertations avec les communes concernées par les projets, des mesures d’accompagnement sont systématiquement proposées. Ces dernières peuvent prendre différentes formes : enveloppe donnée à la commune afin de l’accompagner dans ses projets, mise en place de panneaux pédagogiques, proposition de réunions de présentation ou de visites sur le terrain avec des écoles à proximité…
Le raccordement électrique de la centrale hydroélectrique au réseau existant est réalisé par le gestionnaire du réseau local : Enedis pour la majorité du territoire français ou des régies locales comme la Régie d’Electricité de Thônes (RET) par exemple.
Le raccordement est réalisé entièrement en souterrain jusqu’au réseau électrique existant à proximité.
Le bâtiment de la centrale hydroélectrique peut générer un peu de bruit en partie à cause du transformateur situé à l’intérieur. Lorsque la centrale est située à proximité d’habitations, elle est isolée acoustiquement et ne génère ainsi aucun bruit à l’extérieur.
La puissance d’une centrale hydroélectrique provient à la fois du débit turbiné mais aussi de la hauteur de chute pouvant être récupérée, c’est-à-dire la différence d’altitude entre la prise d’eau et la restitution. Suivant les caractéristiques de chaque site (beaucoup de débit et pas de chute, beaucoup de chute mais pas de débit…) différentes turbines vont être installées. Les principales sont la Pelton pour les grandes hautes chutes, la Francis pour les moyennes chutes, la Kaplan et la VLH pour les basses chutes.
Le bassin de dessablage est situé après les premières grilles de protection, c’est un bassin calme dans lequel les sédiments ayant passé les grilles vont pouvoir décanter, c’est-à-dire tomber au fond de l’eau. L’eau sera ainsi débarrassée de la majorité des sédiments qu’elle transportait pour passer sans abimer la turbine. Les sédiments accumulés dans ce bassin seront évacués régulièrement par une vanne prévue à cet effet.
Les gros sédiments ou les pierres accumulés derrière les grilles pourront également être évacués vers l’aval du seuil grâce à une vanne de dégravement. Le transit des sédiments est ainsi assuré.
Les ouvrages de nos centrales hydroélectriques sont dimensionnés pour résister aux crues centennales du cours d’eau sur lequel elles sont implantées. La prise en compte de ces crues peut passer par une surélévation des bâtiments sur des pilotis afin de garder le matériel électrique hors d’eau, par des vannes spécifiques installées au niveau de la prise d’eau permettant de la rendre transparente face aux crues… Chaque centrale est réfléchie selon son environnement unique.
Un logiciel de télésurveillance et une caméra permet à l’équipe d’exploitation de surveiller à distance le bon état des ouvrages. Le gardien de la centrale va quant à lui pouvoir passer quotidiennement à la centrale afin de vérifier physiquement que tout va bien. Il pourra assurer des premières petites missions de nettoyage régulières comme par exemple enlever des feuilles accumulées ou redémarrer une vanne manuellement à la demande de l’équipe d’exploitation. La maintenance du matériel est pilotée par l’équipe d’exploitation et réalisée par des entreprises spécialisées.
