Les barrages de moyenne chute

Les barrages de moyenne chute, aussi appelés installations hydroélectriques d’éclusées, révèlent beaucoup de similarités avec les barrages de haute chute. Ce qui les différencie est la hauteur de chute dont ils servent pour produire de l’électricité. La hauteur de chute doit être comprise entre 30 et 300m pour que le barrage soit qualifié de moyenne chute. Au-delà il s’agit d’un barrage de haute chute et en deçà d’un barrage au fil de l’eau.

Parmi les barrages de moyenne chute, nous distinguons deux grandes familles : les barrages en béton et les barrages en terre.

Principe de fonctionnement

Schéma et principe de fonctionnement d'un barrage de moyenne chute

Pour fonctionner, les barrages de moyenne chute ont tout autant besoin du débit que de la hauteur d’eau - © Ecosources

Une centrale hydroélectrique fonctionne sur la même base que n’importe quelle centrale de production électrique (nucléaire, thermique, éolienne…), à savoir convertir une énergie mécanique en énergie électrique grâce à un alternateur.
L’énergie mécanique exploitée dans le cas d’une centrale hydroélectrique provient du potentiel d’inertie de l’eau. L’eau est entrainée vers les turbines où elle transmettra son énergie pour permettre de faire fonctionner l’alternateur.

Cette force d’inertie s’obtient à partir de deux facteurs :

  • Le débit de la source entrant dans la turbine. Plus celui-ci sera élevé, plus l’inertie de l’eau sera grande.
  • La hauteur de chute de l’eau. Il s’agit du même phénomène que nous retrouvons dans une cascade. Plus cette dernière est haute, plus la force d’impact de l’eau en bas de la cascade sera élevée. Dans le cas du barrage de moyenne chute, cette hauteur de chute est la différence d’altitude entre la surface du lac et des turbines.

 

Nous pouvons calculer la puissance électrique d’une installation grâce à ces deux paramètres ainsi qu’avec le rendement de l’installation.

P = g x qv x H x η

P la puissance en kW

g la constante de gravitation

qv le débit en m3/s

H la hauteur de chute en m

η le rendement de la turbine


Pour fonctionner, les centrales éclusées ont tout autant besoin du débit que de la hauteur d’eau, contrairement aux barrages de haute chute et au barrage au fil de l’eau. Dans le premier cas, la hauteur de chute est bien plus importante que le débit, et inversement pour le second.

Les installations éclusées se découpent en deux parties :

  • Le barrage et son lac
    Il ressemble fortement aux barrages de haute chute. Cependant son objectif est de retenir une grande quantité d’eau pour créer une hauteur de chute, contrairement aux barrages de haute chute qui retiennent l’eau pour avoir de l’autonomie durant l’hiver, lorsque les sources d’eau sont gelées. Les barrages de moyenne chute se situent à des altitudes bien inférieures, l’eau est présente en permanence.
  • La centrale de production
    Elle se situe au pied du barrage voire en profondeur sous terre dans certains cas. C’est ici que l’eau est acheminée pour produire l’électricité. Elle vient actionner des turbines de type Francis (les plus couramment utilisées par les barrages). Ces dernières combinent les technologies des turbines Kaplan et Pelton.

L’eau est ensuite restituée à la source d’eau d’origine, rivière ou fleuve.

Ce type de barrage peut être construit de deux manières différentes, en béton ou, pour les plus anciens, en terre. Dans les deux cas, les travaux sont colossaux et les impacts environnementaux sont non négligeables.

  • Avantages :
  • Énergie propre et abondante
  • Installation puissante
  • Aménagement du lac pour le tourisme, la pèche, l’agriculture…
  • Temps de réactivité très rapide en cas de forte demande en électricité
  • Inconvénients :
  • Installation très imposante : bouleversement de l’écosystème, évacuation forcée des populations, fort impact visuel
  • Installation et entretien très coûteux
  • Fort impact sur la migration d’espèces aquatiques

Exemples de projets & installations : Les barrages de moyenne chute

© Envato

© Envato

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