Dans l’onglet CO2 :
Les énergies :
Les utilisations :
Sujets Connexes
Lignes 1 à 11 du tableau de synthèse
L’énergie potentielle résulte des
précipitations sur les reliefs de l’eau (pluie, neige, grêle) qui descend des
montagnes à la mer. Autrefois appelée « houille blanche », cette
énergie primaire comporte différentes variantes :
- Centrales au fil de l’eau, (ligne 1), dont les production sont assez bien prévisibles selon le précipitations dans leur bassin versant, mais néanmoins fatale (non modulables).
- Centrales dites « éclusées », (ligne 2), de faible chute, à production continue plus ou moins modulables.
- Centrales de haute chute avec lac supérieur (ligne 3), parfaitement disponibles à tout instant et pour une durée limitée de la capacité du lac supérieur. Leur production à la demande est parfaitement adaptée à la production des pointes modérées.
- Centrales de haute chute réversibles (STEPs) (ligne 4), avec chacune un lac supérieur et un lac inférieur, disponibles à tout instant, permettant le stockage de l’énergie électrique par pompage du lac inférieur vers le lac supérieur dans la limite de leurs capacités, mais inaptes à une production continue. Elles permettent de satisfaire à la demande des pintes extrêmes, lorsque les autres moyens sont saturés.
Cette énergie est particulièrement
intéressante :
- Très économique en montagne, avec un coût marginal presque nul une fois l’installation amortie, ce qui est le cas de la plupart d’entre elles.
- Capacité de rétention d’énergie potentielle dans le lac amont (ligne 3)
- Disponibilité instantanée dans la limite de la capacité du lac amont (lignes 3 et 4), et capacité de stockage (ligne 4).
- Indéfiniment renouvelable, avec une durée de vie presque illimitée
- Aucune émission de CO2 en exploitation
- Elle produit, bon an mal an, 10 à 12 % de l’électricité nationale
Toutefois :
- Les barrages, qui noient des vallées et remplacent ainsi un écosystème par un autre, sont loin d’être parfaitement écologiques... Leur construction s’accompagne d’une importante émission de CO2 (ciment, acier, engins…).
- Dépendantes des précipitations, les centrales hydrauliques sont fatales si leur capacité de stockage amont et/ou leur chute sont faibles. Dans un barrage au fil de l’eau, la production est faible à l’étiage, faute de débit, et pendant les crues, faute de dénivellation. Pour toutes, la production dépend des précipitations.
- La plupart des sites favorables en France étant déjà équipée, la capacité d’extension de cette énergie primaire est faible, malgré la vogue de la micro-hydraulique de capacité très limitée. Notamment, les précieuses STEPs ne sont nullement une solution définitive au stockage des énergies intermittentes vertes, faute de sites favorables.
- Le lieu de production ne peut pas être choisi, alors que le transport de l’énergie électrique vers le lieu de consommation a ses limites : quelques centaines de kilomètres, sauf à recourir aux coûteuses lignes DCHT (courant continu à très haute tension)
- Le risque associé est faible, mais pas nul : plusieurs écroulements de barrages hydroélectriques ont eu lieu. En France, la ruine du barrage de Malpasset a fait 423 mort à Fréjus en 1959, mais cet ouvrage ne produisait pas d’électricité. En Italie, un glissement de terrain dans le lac amont a entraîné le débordement, sans destruction, du barrage hydroélectrique de Vajont, qui a fait 1 900 morts en 1963. Des catastrophes majeures ont eu lieu, notamment en Chine.
Hydraulique maritime (lignes 5 à 7)
Usine marémotrice de la Rance à St Malo
- Plusieurs prototypes d’hydroliennes (ligne 6), grandes turbines immergées dans des zones à fort courant de marée, ont été testés. Il n’en reste plus qu’une en service. Elles restent fatales quoique parfaitement prévisibles, et sont très coûteuses pour une raison simple : un courant de 4 nœuds, soit 2 m/s, fort et rare, donne la même pression dynamique qu’une chute de 0,20 mètre, trop basse pour être économiquement exploitable. Il est donc peu probable que ces projets soient suivis. Là encore, les zones d’installation, qui doivent allier fort courant et profondeur suffisante, sont peu nombreuses : En France, principalement le Fromveur au sud d’Ouessant, et le Raz Blanchard au nord de la pointe de la Hague.
Hydrolienne (image de synthèse)
- L’énergie houlomotrice (ligne 7), énergie des vagues citée pour mémoire, n’est pas réellement envisageable : la houle est une énergie primaire extrêmement intermittente, aléatoire, complexe et très peu prévisible. Elle se manifeste avec des longueurs d’onde, des hauteurs et des fréquences très variables qui compliquent singulièrement son exploitation, sans parler des problèmes liés aux tempêtes et à la maintenance (« fouling », c'est à dire pousse des algues et coquillages indésirables).
Cette filière repose sur
l’exploitation de vent, par nature très variable et peu prévisible. Sa
problématique principale est le « facteur de charge », défini comme
le rapport entre la puissance moyenne produite sur l’année et la puissance
nominale (maximum) de l’éolienne. Ce facteur dépend évidemment des années qui
comportent plus ou moins de vents adaptés, mais aussi de la conception :
la puissance maximum de l’alternateur sera atteinte plus souvent si l’hélice
est de plus grand diamètre, mais l’éolienne sera aussi plus chère. Pratiquement
les facteurs de charges constatés ou prévus en France sont de l’ordre de :
- 18% en éolien terrestre (8)
- 25% en éolien maritime (9)
avec alternateur direct, à Saint-Nazaire
L’installation d’éoliennes terrestres
ne peut se faire que dans des régions ventées (côtes, plaines ou reliefs
accessibles pour la maintenance) non urbaines car l’acceptabilité par les
riverains s’est fortement réduite. Les éoliennes
maritimes posées sur le fond requièrent des profondeurs modérées, mais
néanmoins éloignées des côtes pour les rendre acceptables, bien qu'également
contestées par les pêcheurs, les plaisanciers et les riverains du littoral. Des éoliennes maritimes
flottantes sont envisagées avec des coûts encore plus élevés ; il n’y a
plus de limite sur la profondeur, mais la distance à la côte allongera les lignes
de raccordement au réseau et les mouvements du flotteur et du mât compliqueront
la maintenance. Comment aborder par mauvais temps sur un engin flottant en haute mer, dont le mât oscille de plusieurs mètres ? Même l'hélicoptère, menacé par l'immense rotor, apparaît incertain !
L’énergie éolienne, totalement
renouvelable, n’existerait pas sans le tarif
garanti cumulé avec la priorité
d’écoulement, car ce tarif reste environ 3 fois supérieur au prix de marché
de gros, (5 fois pour le maritime) ajouté au caractère fatal d’une filière qui
produit quand elle peut, et non quand on en a besoin, une énergie électrique économiquement
impossible à stocker.
Tableau des énergies primaires mécaniques dédiées à la production électrique:
