L’eau comme source d’énergie pour l’industrie
Qu’est-ce que l’hydroélectricité et comment fonctionne-t-elle ?
La principale source d’énergie renouvelable pour la production d’électricité en Italie est l’hydroélectricité. L’hydroélectricité est renouvelable, c’est-à-dire qu’elle peut être considérée comme inépuisable tant que le cycle de l’eau existe. Les deux principales caractéristiques de l’hydroélectricité sont :
- le cycle de l’eau : l’eau s’évapore des océans sous l’effet de la chaleur des rayons du soleil. La vapeur d’eau monte dans le ciel et se condense en raison des basses températures, formant ainsi des nuages. Lorsqu’elles atteignent un certain poids, les gouttelettes d’eau enfermées dans les nouvelles tombent sur Terre sous forme de pluie, de grêle ou de neige, qui donnent naissance à des rivières et des ruisseaux ou tombent dans les mers et les océans ;
- la force de gravité, qui guide l’eau des rivières vers la mer et en partie aussi celle des lacs. La fonte des glaciers forme également de l’eau qui s’écoule vers la mer ou les océans, alimentant ainsi le cycle de l’eau. Toutes les masses d’eau en haute altitude sont dotées d’une quantité considérable d’énergie potentielle gravitationnelle.
Le composant le plus important d’une centrale hydroélectrique est sans aucun doute la turbine hydroélectrique, qui transforme l’énergie cinétique de l’eau en énergie mécanique ; cette énergie met en mouvement l’alternateur, qui la transforme en énergie électrique, laquelle augmente son intensité à travers le transformateur pour être injectée dans le réseau.
Il existe trois types de turbines hydrauliques, en fonction du débit de l’eau et de la différence de hauteur :
- Turbine Pelton : il s’agit de la turbine d’action la plus efficace, c’est-à-dire qu’elle parvient à convertir entièrement l’énergie potentielle de l’eau en énergie cinétique. Il fonctionne comme la roue à eau des anciens moulins, mais de manière beaucoup plus efficace : l’eau est acheminée dans un tuyau qui l’envoie vers une buse, laquelle augmente la vitesse du jet d’eau qui frappe les pales de la roue. Il est utilisé pour les grands sauts, de 300 à 1400 mètres, et pour les petits débits d’eau, inférieurs à 50 mètres cubes par seconde, afin d’atteindre des vitesses plus élevées. Il peut générer une puissance allant jusqu’à 200MW.
- Turbine Francis : c’est le type de turbine hydraulique le plus couramment utilisé. Elle est définie comme une turbine à réaction, car en plus de la vitesse de l’eau, elle exploite aussi sa pression, et elle a un flux centripète, car l’eau arrive à la roue par un conduit en spirale et investit ses pales grâce à un distributeur qui dirige le flux d’eau en se déplaçant axialement.
Il est utilisé pour des dénivelés moyens, de 10 à 300-400 mètres, et des débits d’eau de 2 à 100 mètres cubes par seconde. Il peut générer jusqu’à 800 MW.
- Turbine Kaplan : il s’agit d’une turbine à réaction à écoulement axial. Il fonctionne comme une hélice de bateau : le flux d’eau qui fait tourner les pales de l’hélice se déplace axialement par rapport à l’axe de rotation de l’hélice. Sa particularité est la possibilité de régler l’angle d’incidence des pales : cela permet d’obtenir une efficacité optimale pour les petites différences de niveau et pour les grandes variations de charge.
Il est utilisé pour les petites pentes, de 2 à quelques dizaines de mètres, et les grands débits d’eau, supérieurs à 200-300 m³/s. Il peut générer jusqu’à 400 MW.
COMMENT EXPLOITER L’HYDROÉLECTRICITÉ?
L’hydroélectricité englobe plusieurs applications qui exploitent les technologies des turbines hydrauliques tant pour leur propre consommation que pour la vente de l’énergie elle-même. Il s’agit notamment de :
- Les cours d’eau naturels ;
- Les canaux d’irrigation ;
- Les conduites forcées des aqueducs (à usage potable ou industriel) ;
- Les rejets d’eaux usées industrielles ou de stations d’épuration des eaux usées.
Les centrales hydroélectriques permettent notamment de revaloriser les zones marécageuses et de réduire les risques d’inondation en contenant les cours d’eau au moyen de barrages artificiels. De cette manière, ils peuvent contrôler avec précision la quantité d’eau qui est libérée.
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Les centrales hydroélectriques permettent également de reconstituer les réserves d’eau en période de sécheresse. Les réservoirs peuvent servir de réserves d’eau qui permettent d’irriguer les champs même lorsque l’eau est rare. Il existe trois types de centrales hydroélectriques : Ce mécanisme permet de produire de l’électricité en peu de temps. La rapidité avec laquelle l’électricité est produite est en effet l’un des principaux avantages des centrales hydroélectriques. L’hydroélectricité est considérée comme l’énergie de l’avenir. C’est l’une des sources d’approvisionnement en énergie les plus propres, avec un taux de renouvellement potentiellement infini. Ses principaux avantages sont les suivants : Cependant, il y a aussi des inconvénients : Les saumons, par exemple, ne peuvent pas se reproduire pendant leur migration, même si certaines technologies comme l’échelle à crête parviennent à les aider à franchir les barrages. Enfin, les centrales hydroélectriques peuvent endommager le lit des rivières en raison d’un manque d’oxygène dans l’eau, ce qui modifie l’équilibre chimique des écosystèmes qui y sont présents.
AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DE L’HYDROÉLECTRICITÉ
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