L’énergie hydroélectrique : Comment ça marche?

Parlons sciences
Lisibilité
7.2

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Découvre comment l’eau en mouvement peut être utilisée pour générer de l’électricité. C’est ce qu’on appelle la production d’énergie hydroélectrique.

Au Canada, nous utilisons souvent l’eau en mouvement pour générer de l’électricité. C’est ce qu’on appelle de l’énergie hydroélectrique, ou l’hydroélectricité. Cette énergie hydraulique produit près des deux tiers de l’électricité consommée au Canada.

Le savais-tu?

L’hydroélectricité génère environ 16 % de l’électricité produite sur toute la planète.

Comment les trois types différents de barrages hydroélectriques (de haute, moyenne ou basse chute) produisent de l'électricité (2013), une vidéo faite par CNR, un producteur français d'électricité d'origine renouvelable. (4 min 01 sec)

Une installation hydroélectrique se compose principalement de gros tuyaux appelés conduites forcées, d’une turbine et d’un générateur; il peut aussi comprendre un barrage. Y a-t-il un barrage près de chez toi?

L’énergie potentielle est l’énergie stockée. L’énergie cinétique est l’énergie de mouvement. L’eau provenant du réservoir est une énergie potentielle. Lorsque cette eau descend dans la turbine, elle devient une énergie cinétique. L’eau en mouvement fait tourner la turbine; ceci transforme l’énergie cinétique en énergie mécanique. La turbine est attachée au rotor du générateur.

Une installation hydroélectrique
Une installation hydroélectrique (Parlons sciences utilisant un schéma de Tennessee Valley Authority; format SVG de Tomia [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).

 

Légende pour l'image

A : réservoir, B : centrale électrique, C : turbine, D : générateur, E : canal d’amenée, F: conduite forcée, G : lignes à haute tension, H : rivière Les flèches indiquent l'écoulement de l'eau.

 

Quelle quantité d’énergie une installation hydroélectrique produit-elle? Cela dépend principalement de deux choses :

  1. la pression de l’eau sur la turbine
  2. le volume d’eau qui traverse la turbine

On construit parfois un barrage au-dessus des générateurs afin d’augmenter la pression de l’eau et d’en contrôler le volume, le tout afin de produire plus d’énergie.

L’hydroélectricité est une ressource renouvelable, puisque nous pouvons l’utiliser maintes et maintes fois pour produire de l’électricité. Mais l’hydroélectricité présente aussi des inconvénients.

Les installations hydroélectriques détournent les réseaux naturels d’eau. Ceci a un impact sur le débit de l’eau et peut ainsi modifier l’écosystème et, forcément, la faune et la flore y habitant. 

Certaines installations hydroélectriques utilisent des barrages. Le réservoir derrière un barrage peut être des plus utile. Il peut devenir une source d’eau potable ou d’eau d’arrosage en périodes de sécheresse, et peut aussi servir de bassin propice aux loisirs nautiques. 

Barrage du réservoir Ghost, Alberta
Barrage du réservoir Ghost, Alberta (Source : Ingo Schwarze [CC BY 4.0] via Wikimedia Commons).

Toutefois, la construction d’un barrage peut aussi causer des problèmes. Les barrages peuvent provoquer l’inondation des terres avoisinantes. Si des terres sont inondées, les gens ne peuvent plus les cultiver ou y chasser. L’afflux d’eau peut aussi endommager l’écosystème, en causant par exemple la perte de précieux habitats pour certains animaux ou en entraînant des changements dans le type de vie aquatique d’un milieu. 

Lors d’inondations, l’eau peut aussi faire pourrir la végétation submergée, et cette décomposition produit un gaz à effet de serre appelé méthane

Enfin, si un barrage hydraulique cède, les dégâts pour les humains et les milieux naturels peuvent être désastreux. 

L’hydroélectricité présente de multiples avantages. Mais il est important également d’en évaluer les risques!

Amorces de discussion

Faire des liens

  • Un producteur d’électricité planifie d’ériger un barrage de centrale hydroélectrique dans ta région. Qu’en penses-tu? Serais-tu d’accord ou pas avec ce projet?
  • As-tu déjà vu une centrale hydroélectrique de près? Si oui, où était-elle située et à quoi ressemblait-elle?

Faire des liens

  • Un producteur d’électricité planifie d’ériger un barrage de centrale hydroélectrique dans ta région. Qu’en penses-tu? Serais-tu d’accord ou pas avec ce projet?
  • As-tu déjà vu une centrale hydroélectrique de près? Si oui, où était-elle située et à quoi ressemblait-elle?

Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement

  • On dit souvent que l’énergie hydroélectrique est l’un des types de production d’électricité les plus propres. Es-tu d’accord avec ça? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • Quels sont les impacts environnementaux et sociaux lors de la construction d’un barrage de centrale hydroélectrique?
  • La construction d’une centrale hydroélectrique pose-t-elle des préoccupations éthiques? Explique.
  • Si une étude environnementale d’une région donnée indique qu’un barrage de centrale hydroélectrique aurait des répercussions négatives sur l’écosystème, le projet devrait-il toujours être poursuivi? Explique.

Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement

  • On dit souvent que l’énergie hydroélectrique est l’un des types de production d’électricité les plus propres. Es-tu d’accord avec ça? Pourquoi, ou pourquoi pas?
  • Quels sont les impacts environnementaux et sociaux lors de la construction d’un barrage de centrale hydroélectrique?
  • La construction d’une centrale hydroélectrique pose-t-elle des préoccupations éthiques? Explique.
  • Si une étude environnementale d’une région donnée indique qu’un barrage de centrale hydroélectrique aurait des répercussions négatives sur l’écosystème, le projet devrait-il toujours être poursuivi? Explique.

Explorer les concepts

  • Qu’est-ce que l’hydroélectricité?
  • Généralement, quel serait le meilleur emplacement pour construire un barrage ou une installation hydroélectrique?
  • Comment l’électricité est-elle générée dans une centrale hydroélectrique?
  • Comment l’énergie produite par une centrale hydroélectrique est-elle transportée vers nos maisons, nos écoles et notre région?

Explorer les concepts

  • Qu’est-ce que l’hydroélectricité?
  • Généralement, quel serait le meilleur emplacement pour construire un barrage ou une installation hydroélectrique?
  • Comment l’électricité est-elle générée dans une centrale hydroélectrique?
  • Comment l’énergie produite par une centrale hydroélectrique est-elle transportée vers nos maisons, nos écoles et notre région?

Nature de la science et de la technologie

  • Les scientifiques devraient-ils aider la population à prendre une décision éclairée afin d’appuyer ou de s’opposer à la construction de nouvelles centrales hydroélectriques? Explique.

Nature de la science et de la technologie

  • Les scientifiques devraient-ils aider la population à prendre une décision éclairée afin d’appuyer ou de s’opposer à la construction de nouvelles centrales hydroélectriques? Explique.

Littératie médiatique

  • Lorsqu’une nouvelle centrale hydroélectrique est prévue dans une région, penses-tu que les reportages médiatiques sont de nature plutôt positive, négative ou neutre? Explique.

Littératie médiatique

  • Lorsqu’une nouvelle centrale hydroélectrique est prévue dans une région, penses-tu que les reportages médiatiques sont de nature plutôt positive, négative ou neutre? Explique.

Suggestions pour l'enseignement

  • Cet article peut être utilisé pour l’enseignement et l’apprentissage des sciences et de la physique en ce qui a trait à l’électricité, à la production d’électricité et aux transformations énergétiques. Les concepts présentés incluent : installations hydroélectriques, électrons, électricité, bief d’amont ou retenue, canal d’amenée, turbine, rotor, électroaimants, stator, tension, transformateurs, lignes de transport, bief d’aval ou canal de fuite, énergie renouvelable.
  • Avant de visionner cette vidéo, la stratégie d’apprentissage Discussion écrite sur un thème pourrait être utilisée afin de présenter le sujet des sources d’énergie renouvelable. Téléchargez les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Avant de visionner cette vidéo, les enseignants pourraient aussi proposer aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage Aperçu du vocabulaire afin de les aider à acquérir et consolider une nouvelle terminologie. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie sont disponibles en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Après avoir visionné la vidéo, les enseignants pourraient demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage Organisateur du pour et du contre afin d’évaluer les avantages et les inconvénients des barrages de centrales hydroélectriques. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie sont disponibles en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Pour approfondir le sujet, les enseignants pourraient prolonger l’activité Organisateur du pour et du contre en fournissant aux élèves des ressources complémentaires ou en leur demandant d’effectuer leurs propres recherches afin d’approfondir leurs connaissances sur les particularités positives et négatives des barrages hydroélectriques, pour les rajouter dans les colonnes des avantages et des inconvénients de l’Organisateur.
  • Pour conclure, l’enseignant ou enseignante pourrait animer une discussion sur les avantages et les inconvénients de la production hydroélectrique en mettant l’accent sur la question « Les avantages l’emportent-ils sur les inconvénients? ».

Suggestions pour l'enseignement

  • Cet article peut être utilisé pour l’enseignement et l’apprentissage des sciences et de la physique en ce qui a trait à l’électricité, à la production d’électricité et aux transformations énergétiques. Les concepts présentés incluent : installations hydroélectriques, électrons, électricité, bief d’amont ou retenue, canal d’amenée, turbine, rotor, électroaimants, stator, tension, transformateurs, lignes de transport, bief d’aval ou canal de fuite, énergie renouvelable.
  • Avant de visionner cette vidéo, la stratégie d’apprentissage Discussion écrite sur un thème pourrait être utilisée afin de présenter le sujet des sources d’énergie renouvelable. Téléchargez les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Avant de visionner cette vidéo, les enseignants pourraient aussi proposer aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage Aperçu du vocabulaire afin de les aider à acquérir et consolider une nouvelle terminologie. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie sont disponibles en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Après avoir visionné la vidéo, les enseignants pourraient demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage Organisateur du pour et du contre afin d’évaluer les avantages et les inconvénients des barrages de centrales hydroélectriques. Les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie sont disponibles en formats [Google doc] et [.pdf].
  • Pour approfondir le sujet, les enseignants pourraient prolonger l’activité Organisateur du pour et du contre en fournissant aux élèves des ressources complémentaires ou en leur demandant d’effectuer leurs propres recherches afin d’approfondir leurs connaissances sur les particularités positives et négatives des barrages hydroélectriques, pour les rajouter dans les colonnes des avantages et des inconvénients de l’Organisateur.
  • Pour conclure, l’enseignant ou enseignante pourrait animer une discussion sur les avantages et les inconvénients de la production hydroélectrique en mettant l’accent sur la question « Les avantages l’emportent-ils sur les inconvénients? ».

En savoir plus

Pourquoi l’hydroélectricité? Hydroélectricité Canada (un groupe de pression de l'industrie) -- Des informations sur l'hydroélectricité au Canada; comprend des statistiques, des infographies et des images 

L'hydroélectricité est-elle verte? (06 mars 2009) La Presse -- L'ouverture possible du marché américain à l'hydroélectricité québécoise pose une question épineuse: l'électricité provenant des grands barrages est-elle verte?

Comprendre électricité - Hydro Québec -- Jeux pour etudiants (élémentaire et secondaire)

Références

Ontario Power Generation. (n.d.). Powering the next generation.

Ressources naturelles Canada. (2017). À propos de l'énergie renouvelable.