CENTRALES HYDROELECTRIQUES AU FIL DE L'EAU
Petites centrales - Anciens moulins
Le terme « au fil de l'eau » s'applique aux centrales qui utilisent seulement le débit présent du cours d'eau, sans aucune réserve.
La faible retenue d'eau d'une centrale « au fil de l'eau » sert uniquement à la régularisation des turbines dont l'ouverture est asservie à la hauteur d'eau de la retenue.
La quantité moyenne d'eau dans la retenue est inférieure à 10 minutes de fonctionnement au débit maximum des turbines.
La spécificité d'une centrale au « fil de l'eau » est que le débit d'eau ne transitant pas par la conduite forcée à un moment « T » continue sa course dans son cours naturel (TCC) via le seuil, comme si la centrale hydroélectrique n'existait pas.
Les turbines utilisent uniquement la masse volumétrique de l'eau qui est de 1.000 kg par m3. Un autre liquide comme le mercure, dont la masse volumétrique est de 13.600 kg par m3, entraînerait une augmentation de la puissance de près de 14 fois pour une même hauteur et un même débit.
La turbine utilise la masse volumétrique de l'eau contrairement à d'autres utilisations comme boire, arroser pour lequel l'eau (H2O) est une obligation.
DEBIT DERIVE
L'eau est captée par l'intermédiaire d'une grille.
La grille a pour utilité de stopper tous les déchets flottants afin d'éviter que ces déchets passent dans la turbine risquant ainsi d'endommager la partie rotative (roue) de la turbine.
Par cette obligation technique, la grille filtre l'eau et retient tous les déchets flottants, bois, objets en plastique, cadavres d'animaux, pneumatiques automobiles, etc...
Les exploitants mettent les déchets indésirables pour l'environnement dans une benne à ordure et remettent en aval du seuil (barrage) les déchets faisant partie de la biodiversité du cours d'eau, comme les morceaux de bois, feuilles, etc…
De ce fait, les exploitants prennent en charge financièrement la destruction des déchets néfastes pour l'écologie qui transitent dans les cours d'eau.
L'eau captée transite ensuite par la conduite forcée pour arriver dans la turbine.
Le mouvement rotatif des turbines oxygène l'eau pour la rejeter quelques secondes après dans le cours d'eau naturel.
L'eau captée est restituée à 100 % après un délai d'une dizaine de minutes pour les hautes chutes et de une à deux minutes pour les basses chutes.
Conclusion du prélèvement d'eau dans la partie débit dérivé :
Les producteurs prélèvent de l'eau chargée de déchets et prennent en charge financièrement la destruction des déchets flottants nuisibles ayant un impact écologique.
Sur le plan technique, l'eau prélevée est :
- plus propre car sans déchets et plus oxygénée à la restitution qu'au prélèvement,
- rendue à 100 % dans des temps très courts.
DEBIT RESERVE
Le débit réservé est le débit d'eau qui continue à suivre le cours naturel appelé tronçon court-circuité (TCC).
La valeur du débit réservé est de 10 % minimum du débit moyen annuel du cours d'eau en amont.
Le débit réservé minimum consiste à laisser un débit d'eau qui permet la vie, la circulation et la reproduction des poissons présents dans le cours d'eau.
Depuis 20 ans existe une procédure scientifique du CEMAGREF / IRSTEA (Administration) appelée MICROHABIT ou EVHA (plus évoluée) qui permet de quantifier le débit minimum biologique de chaque cours d'eau suivant la hauteur, la vitesse et le substrat du cours d'eau.
Cette expertise permet de valoriser et d'optimiser le rendement de la production d'énergie renouvelable.
Des chercheurs d'un niveau international ont indiqué que le débit réservé dans le TCC permettait d'obtenir un meilleur confort de vie pour les poissons, voire même être considéré comme une nurserie.
A la sortie de la centrale le débit dérivé après turbine rejoint le court naturel et la rivière reprend son cours et son débit naturel.
Conclusions du débit réservé dans le tronçon court-circuité (TCC) :
Les études scientifiques et les procédures du CEMAGREF / IRSTEA permettent d'adapter les débits réservés pour éviter les impacts écologiques dans le TCC et ainsi optimiser la chute d'eau pour produire de l'énergie renouvelable sans gaz à effet de serre.
Les études scientifiques du CEMAGREF / IRSTEA et des chercheurs ont démontré que la diminution de la vitesse et de la hauteur d'un cours d'eau, donc des débits inférieurs, favorisait le confort des poissons, ce qui était plus particulièrement bénéfique pour les alvins.
La plupart des centrales sont pilotées constamment par des automates permettant une parfaite régularisation du cours d'eau (hauteur inférieure au centimètre) dans le TCC en stoppant rapidement le fonctionnement lorsqu'un défaut est détecté.
CONCLUSIONS GENERALES
Les producteurs nettoient et oxygènent l'eau prélevée en prenant en charge financièrement la destruction des déchets indésirables et en restituant l'eau plus propre que celle qui a été prélevée.
Les producteurs restituent l'eau prélevée à 100 % dans des temps d'utilisation très courts, sans modifier les caractéristiques biologiques et de température de l'eau prélevée.
Dans le TCC les études scientifiques constatent une amélioration du confort des poissons et en particulier la reproduction, partie que l'on peut comparer à une nurserie ou une pisciculture.
Les centrales hydroélectriques au fil de l'eau ont un impact écologique faible, voire très faible si la gestion, le contrôle et la surveillance continue sont bien respectés.