Hydroélectricité

L’hydroélectricité utilise l’énergie des flux d’eau pour produire de l’électricité : fleuves, rivières, chutes d’eau, courants marins, etc. C’est la première source d’énergie renouvelable en France.

Comment fonctionne une installation hydro-électrique ?

Une installation hydroélectrique comporte deux éléments principaux :

  1. une roue, appelée turbine, qui transforme l’énergie cinétique de l’eau en énergie mécanique ;
  2. une génératrice qui transforme l’énergie mécanique issue de la turbine en énergie électrique.
    L’eau est amenée par une conduite forcée ou un canal provenant d’une retenue ou d’un piquage sur une canalisation existante. La force de l’eau actionne la turbine qui entraîne soit directement des machines (meules, scies, etc.) pour une exploitation mécanique, soit un générateur électrique. L’eau est ensuite restituée à son milieu par un canal de restitution.
Schéma d’une centrale hydraulique – Source : Ténergie

La puissance électrique d’une installation hydraulique est déterminée à partir :

  • du débit d’eau ;
  • de la hauteur de chute.

Ces deux éléments sont donc à mesurer précisément pour analyser le potentiel d’un site.

La règle de calcul simplifié utilisée est la suivante : P = 7 x Q x H

P : puissance maximale brute en kilowatts (kW)

Q : débit maximum en m3/s
H : hauteur nette de chute en m (hauteur entre le point de la prise d’eau et le niveau le plus bas de l’eau rendue à la rivière)

7 est un coefficient tenant compte de l’accélération de la pesanteur (9,81 N/m²) et des divers rendements des machines.
Attention : plus la chute d’eau est basse, plus le débit d’eau nécessaire est important. Or plus le débit d’eau est grand plus la machine à installer est grosse, donc chère. Par conséquent un projet hydraulique est réalisable si la hauteur de chute est supérieure à 2 ou 3 mètres.

Les différentes turbines

Le type de turbine à utiliser dépend des caractéristiques du site : hauteur de chute, débit et variabilité du débit. Hormis les roues à aubes, que l’on utilise pour la rénovation de patrimoine, on distingue ainsi trois grandes catégories de turbines modernes : les turbines à action, les turbines à réaction, et les vis hydrodynamiques.

Stockage d’énergie

La plupart des petites installations hydroélectriques fonctionnent « au fil de l’eau », c’est-à-dire sans stockage : elles ne modifient pas le régime des eaux et vivent au rythme des saisons, des pluies et de la fonte des neiges.
À l’inverse une grande centrale hydroélectrique stocke l’eau dans un réservoir : le barrage hydraulique.
Il est cependant possible pour une petite centrale hydraulique de réaliser un stockage d’énergie grâce à une retenue d’eau, un étang par exemple.

Impact sur la vie aquatique

Lorsque cela est nécessaire (selon les espèces de poissons vivant dans le cours d’eau et selon si le cours d’eau est une voie de migration), les poissons des cours d’eau franchissent l’installation hydraulique grâce à une passe spécialement aménagée et appelée échelle à poissons.

Échelle à poissons – Source : Wikipédia

Par ailleurs un débit réservé minimal garantissant un bon développement des animaux aquatiques est dorénavant établi : ce débit minimal ne doit pas être inférieur à 1/10ème du débit annuel du cours d’eau.

Utilisation de l’électricité produite

Autoconsommation de l’électricité sur le site de production

L’énergie électrique récupérée peut, par exemple, permettre l’alimentation d’unités de production d’eau potable ou de centrales de traitement des eaux usées.
Pour un usage domestique, l’électricité produite peut éventuellement être stockée dans des batteries d’accumulation, si des besoins importants sont concentrés sur une courte durée.

Injection sur le réseau public de distribution

La production électrique peut être injectée sur le réseau et vendue à EDF (ou la régie).
Au niveau de l’interface avec le réseau, deux options de branchement sont possibles :

  • l’injection de la totalité de la production sur le réseau : dans ce cas, l’intégralité de la production est vendue au tarif réglementé. Un point de branchement spécifique à la production est alors créé par Enedis (ou la régie).
  • l’injection des excédents (ou surplus) de la production sur le réseau : dans ce cas, la production électrique consommée sur place par les appareils en cours de fonctionnement (appelée autoconsommation) n’est pas comptabilisée par le compteur de production, mais vient réduire le décompte de la consommation. Seul le surplus de la production par rapport aux consommations instantanées est vendu.

Le raccordement au réseau public de distribution impose quelques démarches administratives particulières, à savoir :

  • la déclaration du système au niveau du ministère avant sa mise en service ;
  • la contractualisation avec Enedis (ou la régie) d’un raccordement et d’un accès au réseau via la signature d’un contrat de raccordement ;
  • l’assurance responsabilité civile du système de production.

Raccordement au réseau en site sécurisé

Pour certains sites raccordés particuliers au réseau, il est souhaité que le système puisse apporter un secours d’alimentation en cas de défaut réseau : c’est le cas des sites installés en bout de ligne ou dans les zones non interconnectées (DOM par exemple).

Réaliser un projet hydro-électrique : suivez les étapes !

Étape 1 : Calculer le potentiel du site

Pour cela, mesurer ou estimer la hauteur de chute et le débit d’eau.

Étape 2 : Vérifier que vous avez l’autorisation d’exploiter l’eau

Pour de nouvelles installations, une autorisation d’exploiter la ressource hydraulique doit être demandée auprès du service chargé de la police des eaux (DREAL). En pratique, cette demande d’autorisation est longue et fastidieuse, c’est pourquoi il est préférable de détenir une autorisation illimitée, appelée droit d’eau, notamment si le projet est de petite taille.
Le droit d’eau est acquis lorsqu’il est possible de fournir ou prouver :

  • un acte de vente de bien national avec mention du droit d’usage de l’eau à perpétuité.
  • la justification d’existence de la prise d’eau avant l’abolition des droits féodaux (4 août 1789).
 Un outil utile : la carte de Cassini.
  • l’existence d’une autorisation d’exploiter avant le 19 octobre 1919 : si la puissance de l’installation est inférieure à 150 kW, l’autorisation est perpétuelle.
  • vérifiez que la rivière n’est pas classée.
  • si vous voulez prélever entre 2 et 5 % du débit de la rivière, réalisez une simple déclaration de prise d’eau auprès de la Préfecture.
  • pour un prélèvement plus important (> à 5%), réalisez une demande d’autorisation. L’instruction de la demande peut prendre plusieurs années.

Étape 3 : Déposer le permis de construire

À votre mairie, si le bâtiment contenant les machines est à rénover ou à construire.

Étape 4 : Contacter fournisseurs et/ou bureaux d’études

Pour faire dimensionner et chiffrer votre projet.

Étape 5 : Contacter les financeurs potentiels

Pour connaître leur politiques d’aide et la procédure d’attribution.

Étape 6 : Réaliser la demande de raccordement au réseau

Auprès de Enedis (ou de la régie).

Étape 7 : Réaliser les démarches administratives nécessaires à la mise en place du contrat d’obligation d’achat

  • demande de certificat ouvrant droit à l’obligation à la DREAL ;
  • demande de contrat d’achat auprès de EDF (ou de la régie).

Étape 8 : Envoyer la facture acquittée à vos financeurs pour obtenir le versement des subventions une fois les travaux achevés

→ Votre projet n’est pas dans le département du Rhône ?
Contactez votre Espace Info-Énergie pour connaître les démarches à faire chez vous. Ses coordonnées sont disponibles sur le site www.faire.fr ou au 0 808 800 700 (prix d’un appel local).

Coûts et financements

Investissement

Les coûts d’investissement d’un projet hydraulique sont très variables et dépendent en particulier de la puissance à installer, des contraintes environnementales, des contraintes du site, du type de matériel, etc..
A titre d’ordre de grandeur, le budget à prévoir pour des installations de puissance supérieure à 100 kW est compris entre 400 et 2 100 € /kW, alors qu’il peut atteindre jusqu’à 6 100 € /kW pour des installations de puissance inférieure à 30 kW.Le coût des études préalables est très variables, de 5 000 € à 50 000 €, même pour les très petites puissances.

Les coûts d’une telle installation comprennent les coûts de :

  • études et demandes d’autorisation ;
  • génie civil ;
  • matériel hydrogénérateur : c’est l’ensemble turbine-génératrice ;
  • appareillage électrique : transformateur, armoire d’automatisme, armoire de puissance, coffret de protection et condensateur ;
  • raccordement au réseau.

Un marché de l’occasion existe pour l’ensemble turbine-génératrice, ces matériels étant robustes et ayant une durée de vie de plusieurs dizaines d’années.

Subventions et aides financières

Pour les installations des particuliers propriétaires occupants : bénéficiez d’un crédit d’impôt de 30%.

Pour l’électrification de votre résidence principale, d’un bâtiment à usage professionnel ou à vocation touristique : bénéficiez des aides du programme d’électrification national (le FACE) si :

  • le coût de l’électrification par énergie hydraulique est inférieur à celui du raccordement au réseau : un devis de raccordement est donc à faire réaliser par Enedis ;
  • votre mairie vous accorde l’autorisation d’électrifier le site : c’est donc elle que vous devez contacter en premier ;
  • vous acceptez la participation financière qui vous est proposée.

Bon à savoir :

  • un minimum de 5 % de l’assiette finançable reste à votre charge ;
  • le maître d’ouvrage de votre installation est soit votre syndicat d’électrification, soit EDF ;
  • après financement, le système est concédé à EDF qui en assure l’entretien et l’exploitation et passe avec vous un contrat qui stipule les conditions de fourniture de l’électricité.

Vente de l’électricité produite

Pour favoriser le développement de l’électricité renouvelable, le gouvernement a mis en place un système d’obligation d’achat. Pour les systèmes hydroélectriques raccordés au réseau, cela se traduit par l’obligation donnée à EDF (ou à la régie) d’acheter la production que vous injectez sur le réseau à un tarif réglementé (c’est-à-dire imposé par la loi).
Peut bénéficier d’un contrat aux tarifs réglementés, une installation dont les organes fondamentaux (générateurs) n’ont jamais produit d’électricité à des fins d’autoconsommation ou dans le cadre d’un contrat commercial.
Pour les installations ayant déjà été mises en service, l’accès aux tarifs dépend d’un investissement dans des travaux de rénovation minimale.
Afin de bénéficier du tarif d’achat « neuf », vous devez :

  • demander à votre DREAL un certificat attestant que vous pouvez bénéficier de l’obligation d’achat ;
  • signer avec EDF (ou la régie) un contrat d’obligation d’achat.

Notez que si EDF (ou la régie) est obligé d’acheter votre production si vous le lui demandez, de votre côté vous n’êtes pas obligé de lui vendre votre électricité. Vous pouvez en effet vendre votre production à un autre acheteur volontaire et éligible. Si tel est votre choix, la difficulté est alors de trouver un acheteur qui vous propose un tarif intéressant comparé au tarif réglementé.

Adresses utiles

Syndicats de producteurs hydrauliques

Électricité Autonome de France (EAF)
La Boursidière
BP 48
92357 Le Plessis Robinson
www.federation-eaf.org

Fédération française des Amis des Moulins (FFAM)
Secrétariat
André Garrigues
Rouffiac 48000 St Bauzile
www.moulinsdefrance.org

France Hydro Électricité
66 rue de la Boétie
75008 Paris
www.france-hydro-electricite.fr