Science simplifiée : qu'est-ce que l'hydroélectricité ?

Qu’est-ce que l’hydroélectricité ?

Le pouvoir de l’eau est utilisé pour accomplir des travaux depuis des milliers d’années. Puisque l’eau courante possède de l’énergie qui peut être captée et transformée en électricité, l’énergie hydroélectrique, également connue sous le nom d’hydroélectricité, est devenue une source d’électricité à la fin du 19^ème siècle.

Dans ce Science 101 : Qu'est-ce que l'hydroélectricité, l'ingénieur Quentin Ploussard et le directeur du Centre d'analyse des systèmes énergétiques, environnementaux et économiques du Laboratoire national d'Argonne, Vladimir Koritarov, décrivent comment l'eau est utilisée pour produire et stocker de l'électricité. L'hydroélectricité joue un rôle important en soutenant les sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie éolienne et solaire, qui ne peuvent pas toujours produire de l'électricité. L’hydroélectricité agit comme une batterie en étant capable de stocker de l’énergie et de l’utiliser en cas de besoin. Depuis plus de 35 ans, Argonne aide les pays du monde entier à répondre à la demande croissante d'hydroélectricité en développant des modèles et des outils informatiques qui aident à prendre des décisions concernant les réseaux électriques, l'utilisation de l'eau et les centrales hydroélectriques.

L’hydroélectricité est aujourd’hui l’un des plus grands producteurs d’énergie renouvelable. Il joue également un rôle important en soutenant d’autres sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire et éolienne, en croissance rapide. Lorsque le soleil ne brille pas et que le vent diminue, ces sources d'énergie ne peuvent pas produire d'électricité. L’hydroélectricité peut aider en libérant davantage d’eau de ses réservoirs pour augmenter la production d’électricité. D’un autre côté, lorsqu’il y a trop de production éolienne et solaire disponible, l’hydroélectricité peut stocker l’énergie excédentaire sous forme d’eau dans des réservoirs pour une utilisation ultérieure.

Il existe plusieurs types de centrales hydroélectriques :

• Les centrales au fil de l’eau stockent peu ou pas d’énergie. Leur capacité à produire de l’électricité varie selon le débit de la rivière.
• Les centrales à réservoir disposent de capacités de stockage et peuvent ajuster leur production d’électricité en fonction de la demande.
• Les centrales hydroélectriques à accumulation par pompage (PSH) fonctionnent comme de grandes batteries à eau. Les plantes PSH font circuler l’eau entre deux plans d’eau situés à des altitudes différentes – une plus haute et une plus basse. L’eau est pompée dans le plan d’eau supérieur pour stocker de l’énergie, puis rejetée dans le plan d’eau inférieur lorsqu’il est nécessaire de produire de l’électricité. Les centrales PSH fournissent actuellement environ 93 % de tout le stockage d'énergie à l'échelle industrielle aux États-Unis.

Les scientifiques du Laboratoire national d'Argonne du Département américain de l'énergie (DOE) contribuent à répondre à la demande mondiale croissante d'hydroélectricité depuis plus de 35 ans. Étant donné que la construction de nouvelles centrales hydroélectriques ou la mise à jour d'une centrale existante peut s'avérer difficile, Argonne a développé des modèles informatiques qui sont désormais utilisés dans plus de 20 pays pour aider les gouvernements et les opérateurs de réseaux à planifier leurs réseaux électriques, à améliorer l'utilisation de l'eau, à déterminer les capacités et à fournir des estimations coûts-avantages. services hydroélectriques.

Les scientifiques d'Argonne se sont également associés à d'autres laboratoires nationaux américains et à des développeurs de PSH pour créer un guide d'évaluation destiné à aider les décideurs à agrandir les usines existantes ou à construire de nouvelles installations.

Les capacités d'Argonne aident l'industrie hydroélectrique en :

• Rechercher comment l'hydroélectricité joue un rôle important dans l'énergie propre en fournissant l'électricité indispensable pour combler les lacunes lorsque l'énergie solaire ou éolienne n'est pas disponible
• Offrant des outils de modélisation, des applications et des analyses de pointe pouvant être utilisés dans le monde entier.
• Fournir un accès à un calcul intensif de classe mondiale pour accroître la complexité de la modélisation et réduire les temps de traitement pour des résultats plus rapides en utilisant l'Argonne Leadership Computing Facility.

Qu’est-ce que l’hydroélectricité ?

L’hydroélectricité est l’une des sources d’énergie renouvelables les plus anciennes et les plus importantes.

L’hydroélectricité utilise le flux naturel de l’eau en mouvement pour produire de l’électricité. Les centrales hydroélectriques fournissent environ 60 % de l’électricité renouvelable dans le monde.

Les principaux types de centrales hydroélectriques comprennent l’hydroélectricité au fil de l’eau, à stockage et à pompage-turbinage. Les centrales hydroélectriques au fil de l’eau ont peu ou pas de capacités de stockage. Les centrales hydroélectriques à stockage disposent généralement de grands réservoirs avec une capacité de stockage importante, tandis que les centrales hydroélectriques à stockage par pompage fonctionnent comme des batteries à eau géantes.

Les centrales hydroélectriques à stockage par pompage génèrent de l'électricité en cas de besoin en faisant couler l'eau d'un (1) réservoir supérieur vers le bas pour faire tourner (2) des turbines et (3) des générateurs, générant ainsi de l'électricité qui peut être fournie au (4) réseau énergétique en quelques secondes. L'eau est ensuite (5) pompée vers le réservoir supérieur lorsque l'électricité est abondante et moins précieuse.

L’hydroélectricité à stockage par pompage est actuellement la seule technologie commercialisée pour le stockage de longue durée, qui deviendra de plus en plus précieuse à mesure que le système électrique évoluera pour inclure la production éolienne et solaire.