Fiche de révision : Introduction à l'hydroélectricité en France

📋 Plan du Cours

1. Principes et impacts des aménagements hydroélectriques
2. Cadre réglementaire et gestion administrative de l’hydroélectricité en France
3. Notions de puissance et d’énergie hydroélectrique avec ordres de grandeur
4. Évolution historique et géographique du développement hydroélectrique en France
5. Nationalisation et grands projets hydroélectriques français (1946-1990)
6. Libéralisation, blocages et évolution récente de l’hydroélectricité depuis 1990
7. Perspectives actuelles, innovations et opportunités pour la modernisation de l’hydroélectricité
8. Partenariats, projets de niche et complémentarité entre acteurs dans le développement hydroélectrique

📖 1. Principes et impacts des aménagements hydroélectriques

🔑 Notions clés & Définitions

• Aménagements hydroélectriques : Installations utilisant l'énergie de l'eau pour produire de l'électricité, comprenant des types tels que la dérivation, la centrale d’éclusé fonctionnant entre 2 et 400 heures, et la centrale de lac fonctionnant plus de 400 heures.
• Code de l’environnement : Corpus législatif incluant des dispositions relatives à la protection des milieux aquatiques, notamment l'obligation de maintenir un débit minimal dans les cours d'eau en aval des ouvrages hydroélectriques pour préserver la vie et la reproduction des espèces aquatiques.

📝 Points essentiels

• Les aménagements hydroélectriques peuvent être de type dérivation, centrale d’éclusé (2 à 400h) ou de lac (>400h).
• Les impacts concernent écoulements, transit sédimentaire, environnement et paysage.
• L’hydroélectricité est une énergie renouvelable, avec faible rejet de CO², technologie mature, capacité de stockage, pilotabilité et prévisibilité.
• Le débit réservé doit maintenir au moins 1/10ème du module du cours d’eau pour garantir la vie aquatique.

💡 À retenir

Comprendre les types d’aménagements hydroélectriques et leurs impacts environnementaux est essentiel pour évaluer leur durabilité et acceptabilité.

📖 2. Cadre réglementaire et gestion administrative de l’hydroélectricité en France

🔑 Notions clés & Définitions

• Minimum : Quantité minimale d’eau nécessaire pour assurer la continuité écologique et la vie aquatique, correspondant notamment au débit réservé fixé à un dixième du module du cours d’eau.
• Droit d’eau : Ensemble des règles encadrant les conditions de fonctionnement et d’exploitation des aménagements hydroélectriques, incluant les cotes de retenue et restitution, les débits d’équipement et réservés, le suivi environnemental (qualité des eaux, suivi piscicole), ainsi que les modalités d’entretien et de manœuvre des ouvrages.
• Police de l’eau : Autorité administrative exercée par le préfet pour veiller au respect des règles relatives à l’eau, avec des contrôles inopinés réalisés sur le terrain par la Police de l’eau, composée notamment des agents de la DDT et de l’OFB.

📝 Points essentiels

• La continuité piscicole doit être assurée au droit des ouvrages hydroélectriques, en dévalaison et/ou en montaison, selon les exigences du droit d’eau.
• » Minimum:
  • 1/10ème du module du cours d’eau
  • Débit minimum biologique Continuité piscicole Si le Droit d’Eau l’exige, la continuité piscicole au droit du barrage/seuil/prise d’eau doit être assurée (article L214-17 du code de l’environnement).

💡 À retenir

Maîtriser le cadre légal et administratif qui régit l’exploitation hydroélectrique est essentiel pour garantir conformité et protection environnementale.

📖 3. Notions de puissance et d’énergie hydroélectrique avec ordres de grandeur

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie électrique : Grandeur physique représentant la quantité de travail électrique fournie ou consommée, obtenue en appliquant une puissance électrique pendant une durée, exprimée en wattheures (Wh) ou en joules (J).
• Puissance hydroélectrique : Mesure de la force d’un phénomène hydroélectrique exprimée en watts (W), calculée par la formule P = K × hauteur de chute × débit, où K est environ égal à 0,8 × 9,81.
• Ordres de grandeur : Estimation approximative de la taille ou de l’échelle d’une grandeur physique, utilisée pour situer la puissance ou l’énergie dans un contexte comparatif, par exemple la puissance d’un radiateur électrique ou d’une centrale nucléaire.

📝 Points essentiels

• La puissance est la force d’un phénomène exprimée en watts (W) sans notion de temps, tandis que l’énergie est la puissance appliquée pendant une durée, exprimée en wattheures (Wh) ou joules (J).
• La puissance hydroélectrique se calcule par la formule P = K × hauteur de chute × débit, avec K environ égal à 0,8 × 9,81, et s’exprime en kilowatts (kW).
• L’énergie hydroélectrique est calculée par E = K × hauteur de chute × débit × temps, exprimée en kilowattheures (kWh).

💡 À retenir

Savoir quantifier et comparer la puissance et l’énergie hydroélectrique permet d’évaluer la capacité et la production des installations hydroélectriques.

📖 4. Évolution historique et géographique du développement hydroélectrique en France

🔑 Notions clés & Définitions

• Exposition internationale de la Houille Blanche (1925) : Un événement organisé en 1925 qui a permis de promouvoir et de reconnaître l'industrie hydroélectrique en France.
• Procès Bergès : Un litige judiciaire à la fin du XIXe siècle illustrant les conflits entre industriels pour le partage des ressources en eau dans la région de Belledonne.
• Naissance d’une industrie hydroélectrique : Le processus de structuration de la filière hydroélectrique en France à partir de la fin du XIXe siècle, marqué par la création d'entreprises comme Bouchayer-Viallet et Neyrpic.
• Développement et de concurrence économique : L'utilisation de l'hydroélectricité comme moteur de croissance industrielle et de compétition économique dès la fin du XIXe siècle, soutenue par des projets privés, industriels et étatiques.

📝 Points essentiels

• Des sociétés savantes comme la SHF et le CFBR, ainsi que des écoles comme l’EIH, ont structuré la filière hydroélectrique en France.
• L’hydroélectricité a été un outil de développement industriel et de concurrence économique dès la fin du XIXe siècle.
• Le procès Bergès illustre les batailles pour l’eau entre industriels dans la région de Belledonne à la fin du XIXe siècle.
• L’exposition internationale de la Houille Blanche en 1925 a marqué la reconnaissance et la promotion de l’industrie hydroélectrique.

💡 À retenir

L'hydroélectricité s'est développée historiquement en France en tant qu'outil industriel, façonnant l'industrie et les territoires.

📖 5. Nationalisation et grands projets hydroélectriques français (1946-1990)

🔑 Notions clés & Définitions

• Nationalisation : Processus légal par lequel la loi de 1946 a transféré la production, le transport, la distribution, l'importation et l'exportation d'électricité et de gaz à l'État, établissant un monopole public via EDF.
• Aménagement du Rhône : Programme réalisé entre 1948 et 1986 par la Compagnie Nationale du Rhône visant la production hydroélectrique, la navigation et l'irrigation, comprenant 19 barrages et une gestion partagée entre acteurs publics et privés.
• Grands projets français : Ensemble des projets hydroélectriques majeurs menés en France entre 1946 et 1990, incluant notamment les aménagements de Durance-Verdon et du Rhône, combinant production d'électricité, gestion de l'eau et régulation des crues.

📝 Points essentiels

• Le projet Durance-Verdon (1955-1992) comprend 23 barrages, 250 km de canaux, et permet de mobiliser 2000 MW en 10 minutes, combinant production hydroélectrique, alimentation en eau et régulation des crues.
• L'aménagement du Rhône (1948-1986) comporte 19 barrages, avec une gestion partagée public-privé, visant la production hydroélectrique, la navigation et l'irrigation.
• Nationalisation: Loi de 1946 Quelques exceptions
• SHEM : filiale de production électrique de la SNCF
• CNR: mission d’aménagement fluvial global du Rhône
• Régies publiques d’électricité ayant développé des réseaux ou des moyens de production avant la loi (ELD: GEG, Soregies….)
• Industriels ayant des moyens hydroélectriques s’ils sont utilisés pour la production industrielle (ex: Papeteries Lancey, Ascométal…) Nationalisation: Loi de 1946 Résultats
• Capacités de financement très importantes portées par l’état
• Possibilité de lever les contraintes (utilité publique…) pour développer des projets d’envergure
• Vision globale pour optimiser des installations à l’échelle de vallées entières
• Structuration d’EDF pour pouvoir mener des projets techniques sur des installations hydroélectriques puissantes (grands barrages, grosses turbines), en complémentarité avec les autres moyens de production électriques nationaux.
• Objectif Politique énergétique centralisée et planifiée, avec des objectifs de reconstruction, d’indépendance et d’équité tarifaire (cf directives du Conseil national de la Résistance (CNR)) La loi: Nationalisation de la production, du transport, de la distribution, l’importation et l’exportation d’électricité et de gaz → Monopole d’état.

💡 À retenir

Le projet Durance-Verdon (1955-1992) comprend 23 barrages, 250 km de canaux, et permet de mobiliser 2000 MW en 10 minutes, combinant production hydroélectrique, alimentation en eau et régulation des crues.

📖 6. Libéralisation, blocages et évolution récente de l’hydroélectricité depuis 1990

🔑 Notions clés & Définitions

• Obligation d’achat : Mécanisme réglementaire fixant un prix d’achat garanti de l’électricité hydroélectrique sur une durée de 20 ans afin de soutenir la création et la rénovation de centrales hydroélectriques.
• Petits projets : Projets hydroélectriques de faible taille souvent portés par des acteurs privés, bénéficiant de systèmes d’aide à la création ou à la rénovation.
• Houille Blanche : Terme désignant l’hydroélectricité, en référence à l’eau utilisée comme source d’énergie renouvelable.

📝 Points essentiels

• Depuis 1990, la libéralisation progressive du marché électrique a mis fin au monopole d’EDF en 2007, complexifiant le développement hydroélectrique.
• Le système d’obligation d’achat garantit un prix d’achat de l’électricité hydroélectrique sur 20 ans pour soutenir les projets, mais un long blocage législatif et administratif lié aux concessions a freiné les grands projets.
• Le projet Romanche-Gavet (97 MW, 2020) est un des rares grands projets hydroélectriques réalisés récemment en France.

💡 À retenir

Le système d’obligation d’achat garantit un prix d’achat de l’électricité hydroélectrique sur 20 ans pour soutenir les projets, mais un long blocage législatif et administratif lié aux concessions a freiné les grands projets.

📖 7. Perspectives actuelles, innovations et opportunités pour la modernisation de l’hydroélectricité

🔑 Notions clés & Définitions

• Quelques opportunités : Des possibilités de développement pour l'hydroélectricité incluant l'augmentation du stockage via les Stations de Turbinage Pompage, la modification des installations pour améliorer leur disponibilité, réactivité et pilotabilité, ainsi que la diversification par des petites centrales.
• Belledonnes : Un massif montagneux autour de Grenoble qui illustre un contexte de développement hydroélectrique avec des sites historiques et des opportunités pour la rationalisation et la modernisation du réseau électrique.

📝 Points essentiels

• Les prix Spot négatifs récents imposent de produire et vendre l’électricité au moment opportun, nécessitant une meilleure gestion de la production hydroélectrique.
• La pilotabilité et la réactivité des installations hydroélectriques sont des atouts majeurs pour l’équilibre du réseau électrique.
• La rénovation des installations existantes permet d’augmenter la puissance, rehausser les barrages et améliorer la flexibilité.
• Le développement des Stations de Turbinage Pompage (STEP) est une opportunité clé pour stocker l’énergie et répondre aux besoins fluctuants.

💡 À retenir

Les prix Spot négatifs récents imposent de produire et vendre l’électricité au moment opportun, nécessitant une meilleure gestion de la production hydroélectrique.

📖 8. Partenariats, projets de niche et complémentarité entre acteurs dans le développement hydroélectrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Concession/Rétrocession : Un montage juridique permettant à une collectivité locale de confier la gestion d’un service public, comme la production hydroélectrique, à un opérateur privé tout en conservant un contrôle sur l’exploitation et les revenus.
• Turbinage de l’eau potable : Une technique qui utilise l’énergie hydraulique contenue dans l’eau potable en circulation pour produire de l’électricité, en combinant la production énergétique avec la distribution d’eau.
• Turbinage des eaux usées : Un procédé qui exploite l’énergie hydraulique des eaux usées en mouvement pour générer de l’électricité, souvent intégré dans des projets de petite échelle.

📝 Points essentiels

• Les partenariats entre développeurs et communes, via des montages comme SEM ou concessions, facilitent la gestion et l’acceptabilité des projets.
• Les projets de niche incluent le turbinage de l’eau potable, des eaux usées et les réseaux de canon à neige, avec des puissances faibles mais une diversification accrue.
• Ces projets mutualisent coûts et usages, favorisent l’acceptabilité locale, mais présentent des contraintes techniques et faibles potentiels.

💡 À retenir

Les collaborations innovantes et projets spécifiques, comme le turbinage de l’eau potable ou des eaux usées, sont essentiels pour dynamiser la filière hydroélectrique locale.

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de Synthèse

Comparaison des types d'aménagements hydroélectriques

Évolution historique et géographique du développement hydroélectrique en France

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre puissance et énergie hydroélectrique.
2. Mélanger impacts environnementaux avec impacts sociaux.
3. Confondre les types d'aménagements hydroélectriques.
4. Sous-estimer l'importance des partenariats locaux.

✅ Checklist Examen

1. Comprendre la différence entre puissance et énergie.
2. Identifier les principaux types d'aménagements hydroélectriques.
3. Connaître les dates clés de l'histoire hydroélectrique en France.
4. Maîtriser le cadre réglementaire et environnemental.
5. Savoir les enjeux liés à la modernisation et aux innovations.
6. Connaître les acteurs et partenariats dans le secteur.
7. Identifier les défis liés à la libéralisation.
8. Comprendre le rôle des grands projets historiques.
9. Se familiariser avec les mécanismes de soutien et de financement.
10. Analyser les perspectives et innovations actuelles.
11. Étudier les projets de niche et leur contribution.