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Le potentiel hydroélectrique d'un site dépend du débit disponible et de la hauteur de chute exploitable. L'étude hydrologique du cours d'eau permet de connaître les variations du débit à l'année ainsi que les débits caractéristiques d'étiage et de crue. Une partie du débit est réservé en priorité à la continuité écologique, c'est-à-dire au bon fonctionnement des passes à poissons de montaison et de dévalaison et le cas échéant au débit minimum biologique à laisser dans le tronçon court-circuité d'une centrale en dérivation. L'étude des variations du niveau d'eau amont, du niveau d'eau aval et des pertes de charge dans les différents ouvrages fournit la hauteur de chute d'eau et donc l'énergie potentielle exploitable. Enfin les rendements des équipements hydromécaniques et électriques sont pris en compte pour calculer la puissance pour chaque couple débit/hauteur. L'énergie produite peut ensuite être estimée sur une année statistique représentative à l'aide du tableau prévisionnel de productible.

L'optimisation d'une centrale hydroélectrique existante peut porter sur différents points : amélioration du contrôle commande et automatisation des organes de régulation (vannes), changement de la turbine et/ou du générateur et du système de transmission pour des équipements à meilleur rendement, amélioration de la prise d'eau pour une évacuation plus performante des dégrillats et des sédiments, mise en conformité écologique avec la réalisation de passes à poissons de montaison et de dévalaison...

L'accomplissement d'un projet hydroélectrique passe par l'obtention d'une autorisation d'exploiter la force hydraulique du cours d'eau et de réaliser les travaux nécessaires. Dans un contexte de conciliation des enjeux environnementaux et énergétiques et de transparence vis à vis de l'opinion publique, les démarches administratives peuvent aujourd'hui être longues et complexes. Il s'agit avant tout d'avoir une bonne vision de la situation juridique de l'ouvrage et de son droit d'eau ainsi que de ses obligations réglementaires au regard de l'environnement et de la sécurité. Cet état des lieux permet alors d'identifier la procédure administrative requise pour le projet et d'établir les dossiers nécessaires : reconnaissance de droit d'eau fondé en titre (existence et consistance légale), demande d'étude au cas par cas, dossier d'autorisation environnementale unique, porter à connaissance pour remise en service de moulins.

Les plans sont nécessaires à chaque phase du projet car ils décrivent le projet au degré de détail souhaité : aperçu général pour bien saisir l'implantation de chaque ouvrage, vue de dessus et vues en coupe pour appréhender l'interface avec l'existant et expliquer le fonctionnement des différents organes, zoom sur des détails de construction. Les plans sont un outils indispensable à l'ingénieur hydroélectrique dans son travail de conception du projet. Ils lui permettent d'intégrer les contraintes hydrauliques, spatiales, géotechniques et économiques pour ébaucher puis affiner une solution adaptée à chaque site. Ils sont un outils de communication aussi bien en interne avec les bureaux d'études structure, environnement(ales) et géotechnique(s) qu'avec les services administratifs ou le grand public.

L'estimation du potentiel hydroélectrique exploité ou disponible, le diagnostic de la production passée, l'explication du contexte administratif et des démarches encore nécessaires pour la continuité écologique ou pour la reconnaissance d'un droit d'eau fondé en titre,... sont autant d'outils d'aide à la décision avant l'acquisition d'un ouvrage de production hydroélectrique.

Dans la plupart des cas, la centrale hydroélectrique est raccordée au réseau public d'électricité. Cela lui permet d'y injecter tout ou partie de sa production d'électricité et d'être rémunéré pour cela.

Pour une puissance supérieure à 250 kW, l'installation sera raccordée au réseau haute tension HTA (20 kV). Pour ces puissances, il est recommandé de prendre contact avec le gestionnaire de réseau dès les phases amont du projet pour réfléchir à la solution de raccordement. La solution dépend de l'installation, du point de raccordement sur le réseau, des producteurs et consommateurs sur la ligne, des caractéristiques physiques des équipements électriques en amont etc... Son coût peut donc être très variable d'un site à un autre et peser dans la balance économique d'un projet.

L'électricité injectée sur le réseau peut être rémunérée de différentes manières : soit l'installation peut bénéficier d'un tarif de rachat réglementé durant toute la période du contrat d'achat (20 ans généralement), soit l'installation ne peut pas rentrer dans cette première catégorie mais bénéficie d'un complément de rémunération en plus de la vente directe sur le marché de l'électricité, soit l'installation ne rentre dans aucune des deux catégories et doit vendre l'électricité sur le marché ou directement à des clients via un contrat de gré à gré. Une part de l'énergie produite peut également être consommée directement, on parle alors d'autoconsommation, ce qui peut être intéressant financièrement.

Toute centrale hydroélectrique doit aujourd'hui intégrer les enjeux environnementaux de continuité écologique et ne pas être un obstacle à la libre circulation des poissons et des sédiments. La plupart des centrales doivent être dotées d'ouvrages de franchissement piscicole et de solution de transit sédimentaire. Les passes à poissons de montaison sont dimensionnées en fonction des espèces piscicoles présentes dans le cours d'eau (taille, capacité de nage, besoin migratoire,...) et des caractéristiques du site (hauteur à franchir, débit disponible). Les exutoires de dévalaison font partie de la prise d'eau ichtyocompatible et sont placés le plus près de l'écoulement principal et de la grille fine empêchant les poissons de rentrer dans l'ouvrage hydroélectrique.

Communément installées dans d'autres pays comme l'Allemagne, les grilles fines orientées à barreaux horizontaux arrivent sur le marché français. Le système de grille et dégrilleur horizontal intègre une vanne assurant l'évacuation des dégrillats et des sédiments ainsi qu'un exutoire de dévalaison. Le choix et l'implantation de ce type de grille doivent être étudiés en fonction des caractéristiques du site (débit maximal à travers la grille, longueur et profondeur disponible, voie d'évacuation des débris flottants, ...). Il s'agit de concevoir une solution robuste et fiable, capable d'assurer un nettoyage efficace et automatique de la prise d'eau pour une production optimale sans intervention fréquente de l'exploitant. En savoir plus sur la grille horizontale

A partir d'une hauteur de chute de 5 m, les solutions classiques de montaison piscicole requièrent des ouvrages de taille considérable et une solution alternative d'ascenseur à poissons devient techniquement et financièrement intéressante. L'ascenseur à poissons Hydro-Fischlift a la particularité d'être un ouvrage simple et compact, actionné par l'énergie hydraulique et adapté aux variations de niveau amont et aval. En tant que partenaire des développeurs allemands Hydro-Energie Roth GmbH et Baumann Hydrotec GmbH & Ko.KG, nous sommes votre interlocuteur francocophone pour vos projets d'ascenseur à poissons. En savoir plus sur l'ascenseur à poissons

Tout projet hydroélectrique doit être dimensionné pour ne pas détériorer la situation en période de crue. Une étude hydraulique permet d'estimer la capacité d'évacuation des crues des ouvrages existants et des ouvrages modernisés pour des débits de crue allant généralement de la crue biennale à la crue cinquantennale ou centennale. Il s'agit de s'assurer que le niveau d'eau amont en période de crue ne sera pas supérieur à ce qu'il est actuellement.

Pour des projets de mise en conformité écologique, le choix de la solution de franchissement piscicole s'effectue en fonction des espèces cibles et de la place disponible mais également en fonction de l'impact sur la production hydroélectrique. Le débit réservé à la continuité écologique ne pouvant pas être turbiné, il constitue une perte de productible pour l'exploitant. Il s'agit alors de trouver le bon compromis entre les enjeux piscicoles et la production d'énergie. Dans le cas d'une centrale en dérivation, l'estimation de l'impact des débits réservés sur le productible est à mener en parallèle de l'étude du débit minimum biologique à laisser dans le tronçon court-circuité pour y garantir la vie et la libre circulation des espèces.

Le réseau d'eau potable offre un potentiel hydroélectrique intéressant mais encore peu exploité. En effet, dès lors qu'il existe un dénivelé suffisant sur le réseau, par exemple entre le captage d'altitude et l'usine de traitement ou entre deux réservoirs, il est possible de turbiner l'eau potable en respectant certaines conditions. L'installation doit être conforme à la règlementation sanitaire et doit être installée en parallèle (en by-pass) pour garantir à tout moment l'approvisionnement en eau quand la turbine est à l'arrêt. La turbine doit garantir en sortie la pression résiduelle nécessaire lorsqu'elle est située en milieu de canalisation. La turbine est généralement implantée en parallèle des réducteurs de pressions pour récupérer l'énergie qui serait sinon uniquement dissipée. L'énergie produite peut être soit injectée sur le réseau électrique pour bénéficier d'un tarif de rachat (uniquement s'il n'y a pas eu pompage de l'eau), soit utilisée directement en autoconsommation pour le fonctionnement du réseau d'eau potable (pompage, station de traitement ...). Il est particulièrement intéressant de prendre en compte cette option de valorisation énergétique lors de travaux de rénovation du réseau d'eau potable. Dans la même optique, il est également possible d'équiper les sorties de stations d'épuration pour turbiner l'eau épurée ensuite rejetée dans la rivière.

Pour réaliser son projet hydroélectrique, le porteur de projet doit disposer des terrains nécessaires à la construction et à l'exploitation de son installation. Cela peut se faire par l'acquisition, la servitude ou le bail pour un terrain privé et par une autorisation ou convention d'occupation temporaire pour un terrain public. La justification de la maîtrise foncière est une pièce à fournir au dossier administratif pour l'obtention d'une autorisation hydroélectrique.