Bases de l’hydroélectricité | NREL

L’énergie hydroélectrique, énergie créée à partir de l’eau douce en mouvement, est la plus ancienne forme d’énergie renouvelable au monde.

Il y a plus de 2 000 ans, les anciens Grecs utilisaient la puissance des rivières et des ruisseaux pour faire tourner des roues en bois et écraser le grain pour faire du pain. Aujourd’hui, nous utilisons encore cette hydroélectricité pour produire de l’électricité propre et abordable pour tout, des usines (qui broient beaucoup plus de céréales que les Grecs) à nos fours qui nous permettent de cuire notre pain à la maison.

Qu’est-ce que l’énergie hydroélectrique ?

L’homme utilise l’énergie de l’eau depuis des siècles. Mais nous n’avons commencé à produire de l’énergie hydroélectrique – l’électricité de nos rivières, ruisseaux et lacs – qu’il y a un peu plus de 100 ans, peu de temps après que Thomas Edison ait inventé l’énergie électrique. Aujourd’hui, au lieu d’utiliser de grandes roues en bois, nous utilisons des dispositifs semblables à des hélices appelés turbines, qui tournent lorsque l’eau les traverse, générant de l’électricité. Mais l’hydroélectricité a un pouvoir secret : elle peut également stocker de grandes quantités d’énergie renouvelable à utiliser lorsque les autres sources s’épuisent.

À l’heure actuelle, l’énergie hydroélectrique fournit environ 7 % de l’électricité américaine et environ 40 % de notre énergie renouvelable. Et presque Chaque état l’utilise La plus ancienne forme d’énergie renouvelable, c’est aussi l’une des plus abordables et peut fournir un moyen propre, durable et fiable d’alimenter nos vies pour les siècles à venir.

Dans le passé, nous créions souvent de l’hydroélectricité avec de grands barrages, mais les structures d’aujourd’hui sont souvent beaucoup plus petites, ce qui signifie qu’elles peuvent mieux protéger les poissons et autres espèces sauvages et plantes essentielles qui dépendent de ces eaux pour leur survie. Photo de Mark König, Unsplash

Comment fonctionne l’hydroélectricité ?

La plupart des installations hydroélectriques du pays étaient construit sur des lacs, des ruisseaux et des rivières il y a des décennies. Ils utilisaient souvent de grands barrages qui bloquaient l’écoulement de l’eau, créant une mare d’eau au-dessus de la structure. Un ou plusieurs tuyaux donnent à cette eau mise en commun un chemin pour monter en descente. Et pendant que l’eau coule dans ces tuyaux, elle fait tourner une turbine, qui alimente un générateur qui envoie de l’électricité propre à votre maison.

Aujourd’hui, la plupart installations hydroélectriques nouvellement construites ils sont beaucoup plus petits et utilisent de nouvelles techniques pour mieux protéger la faune et la flore qui dépendent des cours d’eau à écoulement naturel. Les poissons, par exemple, doivent migrer en amont pour se nourrir et s’accoupler. Pour les aider à naviguer autour de nos proies, nous construisons des échelles à poissons afin qu’ils puissent grimper et nager. Soit nous ne vous bloquons pas du tout le chemin ; quelques nouvelles installations hydroélectriques détourner une partie d’une rivière ou d’un ruisseau dans un canal séparé. De cette façon, la rivière et son écosystème peuvent continuer à couler, sans être dérangés, pendant que nous produisons de l’électricité sur le côté.

Certaines installations hydroélectriques ne génèrent pas seulement de l’électricité ; Ils le stockent dans les plus grandes « batteries » du monde. L’hydroélectricité dite à accumulation par pompage, également connue sous le nom de batteries à eau, peut contenir de grandes quantités d’énergie renouvelable pendant des mois. Ce stockage est très important. L’énergie solaire et l’énergie éolienne ne produisent de l’électricité que lorsque le soleil brille et que le vent souffle, mais les batteries à eau peuvent stocker l’énergie excédentaire qui peut être utilisée la nuit ou par vent léger. Aux États-Unis, ils peuvent stocker jusqu’à 553 gigawattheures d’énergie. Ça pourrait promouvoir les jeux vidéo à travers le pays pendant environ une semaine.

Schémas de deux types différents d'installations hydroélectriques à accumulation par pompage.  Un schéma, intitulé
L’hydroélectricité à accumulation par pompage peut être ouverte (à gauche) ou fermée (à droite). Étant donné que l’hydroélectricité à accumulation par pompage en boucle fermée ne se connecte pas aux cours d’eau naturels, cette nouvelle technologie peut aider à protéger la qualité de l’eau et les écosystèmes locaux. NREL Illustration

Qu’est-ce qui rend l’hydroélectricité si formidable ?

L’énergie hydroélectrique coûte moins cher que la plupart des autres sources d’énergie, ce qui en fait une source d’énergie renouvelable abordable. Sauf en période de sécheresse extrême, on peut compter sur l’eau qui coule jour et nuit et tout au long de l’année. Et cette cohérence est essentielle si nous voulons compter exclusivement sur des sources d’énergie propres, comme le solaire et l’éolien, qui peuvent aller et venir.

Les nouvelles technologies hydroélectriques continuent également de s’améliorer. Ils facilitent la construction de nouvelles installations sans trop perturber l’environnement local. Et ils aident à réduire les coûts de construction, ce qui pourrait rendre l’hydroélectricité encore plus abordable, réduisant potentiellement les factures d’énergie dans tout le pays.

Les installations hydroélectriques peuvent également contrôler la quantité d’eau qui circule dans leurs turbines, et donc la quantité d’énergie qu’elles produisent et quand. De cette façon, l’hydroélectricité peut combler les pénuries d’énergie pour garantir que les communautés obtiennent ou restaurent toujours l’électricité dont elles ont besoin. Lorsque des tempêtes de verglas, des incendies de forêt ou même des pirates informatiques empêchent le réseau électrique d’éclairer nos vies, l’hydroélectricité peut aider. Dans près de la moitié des pannes d’électricité, c’est l’eau qui rallume les lumières. Une panne de courant lors d’une vague de chaleur ou dans un hôpital n’est pas seulement un inconvénient; Il peut être dangereux. L’énergie hydroélectrique peut sauver des vies.

Que peut faire d’autre l’hydroélectricité ?

L’eau stockée dans les installations hydroélectriques peut être utilisée pour irriguer les cultures, éteindre les incendies de forêt ou fournir de l’eau potable aux communautés locales.

Dans certaines régions, comme les États occidentaux plus secs, un réchauffement climatique entraînera probablement davantage de sécheresses, ce qui pourrait menacer l’approvisionnement en eau. Parce que les installations hydroélectriques peuvent absorber et stocker de l’eau supplémentaire, elles peuvent aider les communautés à gérer leurs approvisionnements. Dans le Nord-Est, en revanche, le changement climatique risque de provoquer davantage d’inondations. L’énergie hydroélectrique peut également y contribuer. Ses réservoirs peuvent capter les eaux de ruissellement dangereuses, empêchant ces eaux de s’écouler dans les villes où elles peuvent menacer des biens et des vies.

Jette un coup d’œil à Île de la découverte des énergies renouvelablesune animation 3D interactive et éducative du NREL et du département américain de l’énergie d’une île virtuelle alimentée par des énergies renouvelables qui, avec l’aide de la prochaine génération de scientifiques de l’hydroélectricité, pourrait bientôt devenir une réalité.


Ressources supplémentaires

Pour en savoir plus sur l’hydroélectricité, explorez les ressources suivantes.

Recherche hydroélectrique NREL – nouvelles et mises à jour sur les études et innovations hydroélectriques du NREL

Un examen du processus fédéral d’octroi de licences et d’autorisations d’hydroélectricitéLivre blanc NREL (2021)

Fiche d’information sur l’hydroélectricitéBureau des technologies hydroélectriques du Département américain de l’énergie (2021)

Bases de l’hydroélectricité
Bureau de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables du Département américain de l’énergie.

Comment fonctionne l’hydroélectricité
Bureau de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables du Département américain de l’énergie.

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