L'énergie hydroélectrique : Le débit des fleuves est-il suffisant pour alimenter le monde en électricité ?

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Mis à jour le Sun Jun 20 2021

L'eau sur Terre est toujours en mouvement : la pluie tombe, les rivières s'écoulent, les glaciers fondent. Tout ce mouvement offre d'énormes possibilités pour récupérer de l'énergie.

Terrou avec son parapluie

Comment pouvons-nous transformer le mouvement de l'eau en énergie

L'énergie hydroélectrique avec barrages utilise l'énergie des cours d'eau pour produire de l'électricité.

Quelle part de toute l'énergie renouvelable moderne provient de l'énergie hydroélectrique ?


L'énergie hydroélectrique n'attire peut-être pas autant l'attention que l'éolien et le solaire, mais elle est de loin notre plus grande source (60%) d'électricité renouvelable aujourd'hui. Elle représente également environ 16% de notre production globale d'électricité.

Production d'énergie à partir de sources renouvelables modernes (exclut les « biocarburants traditionnels » comme le bois)

Étant donné que l'énergie hydroélectrique est si largement utilisée, il nous faut être attentifs aux dommages qu'elle peut causer. Mais voyons tout d'abord comment elle fonctionne.

Comment fonctionne l'énergie hydroélectrique ?

La plupart de l'hydroélectricité dans le monde est captée en construisant de grands barrages.

Sous quelle forme l'énergie est-elle stockée dans ces barrages ?


Le fonctionnement de l'hydroélectricité

Lorsque nous voulons utiliser cette énergie, il faut ouvrir une petite vanne dans le barrage pour laisser passer l'eau. L'eau coule à travers un canal et fait tourner une turbine, qui alimente un générateur pour créer de l'électricité (de façon similaire aux éoliennes). L'ensemble du processus ressemble à ceci :

Génération d'énergie hydroélectrique

En gros, un mètre cube d'eau tombant d'un mètre par seconde peut produire 10 kW d'énergie (dans un système parfaitement efficace).

Pourquoi utilisons-nous autant d'énergie hydroélectrique ?

Il y a beaucoup de raisons de penser que l'énergie hydroélectrique est formidable :

  • elle émet presque toujours moins de gaz à effet de serre que la combustion de carburants fossiles (plus d'infos à ce sujet plus tard)
  • c'est une ressource renouvelable, ce qui signifie que nous n'en manquerons jamais (tant que les rivières continuent de couler)
  • les réservoirs des barrages ont d'innombrables autres usages que le stockage d'énergie

L'avantage le plus important de l'hydroélectricité est qu'elle nous permet de stocker l'énergie qu'elle produit.

Alors que l'énergie solaire et éolienne sont très bonnes pour produire de l'énergie à faibles émissions de carbone, elles sont plutôt inutiles lorsque le soleil ne brille pas ou que le vent ne souffle pas. Nous pouvons beaucoup mieux contrôler l'énergie hydroélectrique puisque nous conservons l'énergie dans les barrages et nous pouvons générer de l'électricité quand nous le voulons, sans avoir à attendre que la météo change !

L'hydroélectricité peut aussi être bon marché. Parce qu'elle n'a besoin d'aucune matière première pour fonctionner, les coûts d'exploitation sont faibles. Construire un barrage est souvent cher, mais ils ont tendance à durer plus longtemps que les fermes éoliennes ou solaires. Somme toute, ils ne sont pas chers :

Coût de différents types d'énergie

Jusqu'à présent, l'énergie hydroélectrique semble idéale. Mais il y a de sérieux inconvénients qui rendent l'hydroélectricité bien plus problématique.

D'après toi, quels sont ces inconvénients ?


Ces changements se traduisent tous par des dégâts environnementaux assez graves. Regardons-les un par un...

Utilisation des terres

La plupart de notre production d'hydroélectricité implique d'inonder beaucoup de terres. Les États-Unis pourraient produire la même quantité d'énergie à partir de panneaux solaires photovoltaïques en n'utilisant que 13% de l'espace !

Inonder des terres pour construire des réservoirs est mauvais pour plusieurs raisons. Par exemple : la faune locale peut être détruite, des villages sont souvent inondés, et les habitants doivent abandonner leurs maisons. Mais inonder des terres a également des effets néfastes pour le climat :

De quelle façon penses-tu que les inondations de terres affectent le climat ?


Lorsque nous inondons les terres, les microbes dans l'eau décomposent lentement les plantes inondées, ce qui libère du méthane.

Ces émissions ne se produisent pas seulement quand le barrage est inondé pour la première fois. Des sédiments (des dépôts comme le sable) et de la matière organique s'écoulent naturellement dans les cours d'eau, mais se retrouvent piégés au fond des barrages. Ici, ils libèrent régulièrement du méthane tout au long de la vie du barrage.

Le niveau d'eau dans les barrages a également tendance à fluctuer plus que le niveau dans les lacs naturels. Leur inondation et réinondation signifie que les plantes sur la rive poussent et meurent à plusieurs reprises, ce qui augmente encore plus les émissions de méthane.

Émissions provenant des réservoirs inondés

Selon une estimation, les réservoirs sont responsables de 1,3% de toutes les émissions de gaz à effet de serre liées aux activités humaines - autant que tout le Canada !

Pourtant, l'énergie hydroélectrique émet presque toujours beaucoup moins de gaz à effet de serre que les carburants fossiles (même si cela varie en fonction du lieu où le barrage est construit). Les émissions sont particulièrement élevées lorsque des forêts riches en carbone sont inondées.

Que pouvons-nous faire pour réduire les émissions de gaz à effet de serre liées à l'énergie hydroélectrique ?


Si nous planifions soigneusement l'endroit où nous construisons des barrages, nous pourrions diminuer considérablement la quantité de méthane qu'ils libèrent. Mais, malheureusement, les émissions de méthane ne sont qu'une partie de l'histoire…

Comment les barrages ont-ils un impact sur la faune sauvage ?

De nombreuses espèces de poissons se déplacent en amont pour pondre leurs œufs. Les barrages rendent souvent ce voyage extrêmement dangereux ou impossible.

Les passes à poissons permettent aux poissons de « sauter » par-dessus un barrage, mais elles ne sont que partiellement efficaces (surtout pour les barrages les plus raides). Dans certains endroits, la situation est si mauvaise que les agences environnementales locales doivent transporter les poissons en amont et en aval de la rivière par camion!

Les passes à poissons

L'eau qui sort des barrages vient du fond du réservoir. Pourquoi est-ce un problème ?


Lorsque nous laissons de l'eau dans les réservoirs, l'eau plus froide avec moins d'oxygène coule au fond. Lorsque nous la libérons, les conditions de la rivière en aval changent beaucoup, ce qui rend la survie des plantes et des animaux plus difficile.

Pour aggraver les choses, tu te souviens que nous avons dit que les barrages piègent les sédiments dans la rivière ? Ces sédiments fournissent des nutriments à de nombreuses espèces, alors quand ils sont piégés en amont, les organismes vivants en aval ont du mal à se développer.

Pouvons-nous améliorer l’hydroélectricité ?

Contrairement à d'autres énergies renouvelables, les barrages hydroélectriques sont considérés comme une technologie mature, ce qui signifie qu'il y a peu de place pour l'amélioration. Par conséquent, il est peu probable que l'innovation technologique améliore radicalement la quantité d'énergie produite par les barrages.

Que pourrions-nous faire d'autre ?

Terrou faisant du surf

Il y a des idées créatives sur la façon dont nous pouvons utiliser l'énergie des vagues ou des marées. Ce mouvement naturel de l’eau peut sembler une bonne opportunité, mais nous n’avons pas encore trouvé de moyen pour les rendre commercialement viables. Il y a plusieurs raisons à cela. L'énergie des marées, par exemple, n'est actuellement rentable que dans peu d'endroits, où les marées sont fortes. De même, la plus grande énergie provenant de la puissance des vagues se trouve dans les mers les plus agitées, mais ces mers font aussi le plus de dégâts, ce qui endommage les équipements plus rapidement.

Conclusion

À première vue, l’hydroélectricité semble parfaite : elle est bon marché, peu polluante, et permet le stockage d'énergie. Cependant, les coûts sociaux et environnementaux que nous avons observés rendent cette décision beaucoup plus compliquée.

Autre problème, le changement climatique et la sécheresse peuvent entraîner un dessèchement des réservoirs, ce qui réduit la capacité de l'énergie hydroélectrique dans de nombreuses régions du globe.

En réponse à tout cela, la croissance de l'énergie hydroélectrique a ralenti dans les pays riches, qui disposent de moins en moins de cours d'eau pour la construction de barrages, et peuvent se permettre d'explorer d'autres sources d'énergie renouvelables. Mais de grands barrages hydroélectriques continuent d'être construits dans les pays en voie de développement. Cependant, à mesure que les réseaux électriques deviennent plus dépendants du vent et du soleil, la demande de capacité de stockage augmentera probablement, ce qui pourrait déclencher un renouveau d'intérêt pour l'énergie hydroélectrique.

Dans les prochains chapitres, nous examinerons de plus près pourquoi nous avons besoin de tout ce stockage, et des moyens de l'obtenir sans construire de grands barrages.

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