Les stratégies de mise en œuvre énergétique révèlent une capacité de production électrique hybride impressionnante, transformant les défis énergétiques des zones rurales du Cameroun. Cette recherche, en intégrant l’énergie solaire et hydraulique, promet des solutions durables avec des implications significatives pour l’avenir énergétique.
ENERGIE HYDRAULIQUE
Avant la Révolution Industrielle, le bois et la force animale fournissaient l’essentiel de l’énergie utilisée par l’homme mais, utilisée depuis longtemps pour entraîner des machines, l’énergie hydraulique fournissait la plus grande partie de l’énergie mécanique. Aujourd’hui, elle représente 6 à 7% de l’énergie consommée dans le monde et près de 20% de l’électricité [73].
Définition
L’énergie hydraulique est une énergie potentielle, d’origine solaire, liée presqu’ exclusivement au cycle de l’eau c’est-à-dire celle qui concerne l’écoulement de l’eau entre l’arrivée à terre des précipitations (pluies et neige) et le retour de l’eau à la mer [69].
L’énergie hydraulique peut provenir [62] [63]:
d’un fleuve ou d’une rivière ou d’un océan;
d’une source quelconque;
d’un réseau d’approvisionnement en eau potable;
d’un réseau d’évacuation d’eaux usées ou de drainages;
d’un réservoir d’eau stockée.
Cycle hydrologique
L’eau évaporée par la chaleur solaire pour la plus grande partie sur les grandes étendues d’eau (océans, mers, grands lacs) mais, également sur les terres par évapotranspiration se condense sous forme de précipitations et surtout sur les montagnes. Grâce à ce mécanisme, l’eau gagne une énergie potentielle directement proportionnelle à l’altitude de son point de chute, une partie de cette eau s’infiltre dans le sol pour alimenter les nappes phréatiques et réapparaît plus ou moins bas.
Une autre partie est stockée sous forme de neige ou de glace et est susceptible d’être déstockée au moment de la fonte des neiges ; le reste s’écoule vers les rivières. Le bassin versant d’une rivière désigne l’ensemble des zones dont l’eau de pluie s’écoule vers la rivière et plus il est grand, plus il reçoit de précipitation stockée ou pas sous forme de glace, plus le « potentiel hydraulique » de la rivière sera important [73].
Figure I. 20: Cycle hydrologique [69] [103]
Différents ouvrages hydroélectriques
Un ouvrage hydroélectrique est une centrale hydraulique qui exploite la force hydraulique de l’eau pour produire l’énergie électrique. Cette production dépend du débit de l’eau et de la hauteur de chute à disposition.
On distingue généralement plusieurs familles d’ouvrages hydroélectriques :
Les ouvrages au fil de l’eau ;
Les ouvrages de lac ou d’éclusée ;
Les ouvrages de stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) ;
Les ouvrages « hydroliennes » ;
Les ouvrages « marémotrices » ;
Les ouvrages « houlomotrices ».
Cependant, il faut remarquer qu’en général, il existe deux types d’aménagements hydrauliques : les aménagements avec retenue et au fil de l’eau [73].
Constitution générale d’une centrale hydroélectrique
Une centrale hydroélectrique est constituée de cinq (5) parties principales : le barrage
ou la retenue d’eau, la chute d’eau, la vanne, la turbine et l’alternateur.
Eau Barrage Chute d’eau
Vanne
Turbine
Alternateur
A Générateur B Turbine
- Stator
- Rotor
- Vannes réglables
- Pales de la turbine
- Flux d’eau
- Axe de rotation
Figure I. 21: structure générale d’une centrale hydroélectrique [63]
Types de barrages
Il existe plusieurs types de barrages [62] [63] [66]:
- Les barrages-poids ;
Un barrage poids est un barrage dont la propre masse suffit à résister à la pression exercée par l’eau. On compte deux grandes familles de barrages-poids : les barrages poids-béton et les barrages en remblais
- Les barrages-voûtes
Figure I. 22: Barrage-poids [62] [63] [66]
La poussée de l’eau est reportée sur les flancs de la vallée au moyen d’un mur de béton arqué horizontalement et parfois verticalement. Même lorsque ces conditions sont réunies, le barrage-voûte est aujourd’hui souvent concurrencé par les barrages-poids en béton ou le barrage en enrochements dont, la mise en œuvre peut être davantage mécanisée. Par le peu de matière utilisée, c’est évidemment une technique très économiquement satisfaisante.
Figure I. 23: Barrage-voûte [62] [63] [66]
- Les barrages avec contreforts ;
Lorsque les appuis sont trop distants, ou lorsque le matériau local est tellement compact qu’une extraction s’avère presque impossible, la technique du barrage à contreforts permet de réaliser un barrage à grande économie de matériaux. Le mur plat ou multivoûtes en béton s’appuie sur des contreforts en béton armé encastrés dans la fondation qui, reportent la poussée de l’eau sur les fondations inférieures et sur les rives.
Figure I. 24: Barrage avec contreforts [62] [63] [66]
Principe de fonctionnement d’une centrale hydroélectrique
Les centrales hydrauliques exploitent l’énergie potentielle de la chute d’un cours d’eau ou d’un barrage pour entraîner en rotation une turbine. L’énergie potentielle (la force de l’eau) reçue par la turbine est transformée en énergie mécanique et comme la turbine est elle-même accouplée à un alternateur qui va alors convertir cette énergie mécanique en énergie électrique produisant ainsi un courant électrique alternatif qui est ensuite acheminé par les lignes de transport depuis les centres de production jusqu’aux centres de consommations.
Transformation
Conversion
Transformation
Conversion
Transformateur
Générateur
Multiplicateur
Turbine
Energie hydraulique
Energie
Energie
Energie électrique Energie électrique
Figure I. 25: Principe de fonctionnement d’une centrale hydroélectrique
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2 Définition donnée par l’article 62 de la loi sur les nouvelles régulations économiques (NRE) du 15 mai 2001. ↑
3 Auchan Les 4 Temps, La Défense. ↑
Questions Fréquemment Posées
Qu’est-ce que l’énergie hydraulique?
L’énergie hydraulique est une énergie potentielle, d’origine solaire, liée presque exclusivement au cycle de l’eau, c’est-à-dire celle qui concerne l’écoulement de l’eau entre l’arrivée à terre des précipitations et le retour de l’eau à la mer.
Quels sont les types d’ouvrages hydroélectriques?
On distingue généralement plusieurs familles d’ouvrages hydroélectriques : les ouvrages au fil de l’eau, les ouvrages de lac ou d’éclusée, les ouvrages de stations de transfert d’énergie par pompage (STEP), les ouvrages « hydroliennes », les ouvrages « marémotrices » et les ouvrages « houlomotrices ».
Comment fonctionne une centrale hydroélectrique?
Une centrale hydroélectrique est constituée de cinq parties principales : le barrage ou la retenue d’eau, la chute d’eau, la vanne, la turbine et l’alternateur.