L'hydroélectricité, une énergie d'avenir

L’hydroélectricité n’est pas la science vieillissante que l’on imagine souvent. Aujourd’hui, les machines hydrauliques sont des objets de haute technologie qui doivent répondre à des contraintes de plus en plus sévères de flexibilité, de performance et d’endurance. Grenoble INP réunit un panel de compétences très riche pour contribuer au développement des turbines du futur.




L’augmentation de la part des énergies renouvelables intermittentes comme l’éolien et le solaire dans le bouquet énergétique, implique aujourd’hui de trouver des méthodes compensatoires pour garantir la stabilité du réseau électrique. L’hydroélectricité est la solution idéale : les fluctuations de la production électrique solaire ou éolienne, par exemple, peuvent être compensées par la mise en route de centrales hydroélectriques. C’est, en outre, la seule méthode de stockage importante d’énergie actuellement disponible grâce aux STEP, ces stations de transfert d'énergie par pompage qui comprennent un bassin inférieur et un bassin supérieur reliés par un groupe hydroélectrique. Pouvant stocker l'énergie lorsque la consommation est basse et être actionnées sur de courtes durées, les STEP peuvent servir de solution d'appoint lors des pics de consommation et offrent une capacité de stockage de 1000MW, bien plus importante qu'une batterie traditionnelle.

Une science en mutation
Aujourd’hui en plein développement, l’hydroélectricité représente 14% de la production d’électricité française, derrière le nucléaire (73%), et bien devant le solaire et l’éolien (5%). Dans le monde, la part de l’hydraulique est de 16%. "Si en Europe et en Amérique du Nord le plus gros du marché est la réhabilitation des centrales existantes, il reste de nombreux sites à équiper dans le monde, avec seulement un tiers de la ressource actuellement exploitée", indique Olivier Métais, professeur à Grenoble INP – Ense3, chercheur au LEGI. Face à de tels enjeux, les industriels comme Alstom se mobilisent pour proposer des machines répondant aux nouvelles exigences. En effet, les machines existantes ont été conçues pour fonctionner la majeure partie du temps dans un régime proche de leur rendement optimal. "Dans les zones de fonctionnement éloignés de ce fonctionnement optimal, des instabilités apparaissent qui soumettent la turbine ou la pompe à des sollicitations mécaniques importantes pouvant amener à une réduction importante de  sa durée de vie". Or, les turbines doivent aujourd’hui être flexibles avec des plages de fonctionnement extrêmement étendues, l’objectif étant à la fois de pouvoir être mises en route et arrêtées plus fréquemment, et d’être en mesure d’ajuster constamment l’énergie transmise au réseau. Pour relever ces défis, des scientifiques unissent leurs compétences dans de grands projets de recherche pluridisciplinaires, comme le projet structurant des pôles de compétitivité (PSPC) Innov’hydro.