Cela fait 111 ans que la Chine a entamé la construction de la centrale hydroélectrique de Shilongba, la première du genre en 1910. En plus d'un siècle, le secteur chinois de l'eau et de l'électricité a réalisé des progrès remarquables, passant d'une capacité installée de seulement 480 kW à Shilongba à 370 millions de kW, ce qui le place au premier rang mondial. Nous travaillons dans le secteur du charbon et entendons parler d'hydroélectricité, mais nous connaissons peu ce secteur.
Aujourd'hui, examinons brièvement l'énergie hydroélectrique à travers ses principes et ses caractéristiques, ainsi que la situation actuelle et les tendances de développement de l'hydroélectricité en Chine.
01 Principe de production d'énergie hydroélectrique
L'hydroélectricité consiste à convertir l'énergie potentielle de l'eau en énergie mécanique, puis cette énergie mécanique en énergie électrique. De manière générale, elle utilise le courant d'une rivière pour actionner une machine et produire de l'électricité. L'énergie contenue dans une rivière ou une partie de son bassin dépend du volume d'eau et de la hauteur de chute.
Le débit du fleuve n'est contrôlé par aucune autorité légale, et cette baisse est normale. Par conséquent, lors de la construction de centrales hydroélectriques, le recours à des barrages et à des dérivations permet de concentrer cette baisse et d'améliorer ainsi l'utilisation des ressources en eau.
La construction d'un barrage consiste à bâtir un barrage dans une zone de forte dénivellation, à créer un réservoir pour stocker l'eau et à en élever le niveau, comme à la centrale hydroélectrique des Trois Gorges ; la dérivation désigne le détournement de l'eau du réservoir en amont vers l'aval par un canal de dérivation, comme à la centrale hydroélectrique de Jinping II.
02 caractéristiques de l'énergie hydroélectrique
Les avantages de l'énergie hydroélectrique comprennent principalement la protection et la régénération de l'environnement, un rendement et une flexibilité élevés, des coûts d'entretien réduits, etc.
La protection de l'environnement et le caractère renouvelable devraient constituer le principal avantage de l'hydroélectricité. L'hydroélectricité utilise uniquement l'énergie de l'eau, ne consomme pas d'eau et ne provoque aucune pollution.
Le groupe turboalternateur, principal équipement de production d'énergie hydroélectrique, est non seulement performant, mais aussi facile à démarrer et à exploiter. Il peut démarrer rapidement à partir de l'arrêt en quelques minutes et moduler la charge en quelques secondes. L'énergie hydroélectrique peut être utilisée pour lisser les pics de consommation, moduler la fréquence, assurer la réserve de charge et la continuité de service en cas de sinistre sur le réseau électrique.
La production d'énergie hydroélectrique ne consomme pas de combustible, ne nécessite pas une main-d'œuvre importante ni d'investissements considérables dans l'extraction et le transport du combustible, dispose d'équipements simples, de peu d'opérateurs, d'une faible consommation d'énergie auxiliaire, d'une longue durée de vie des équipements et de faibles coûts d'exploitation et de maintenance. Par conséquent, le coût de production d'électricité d'une centrale hydroélectrique est faible, seulement 1/5 à 1/8 de celui d'une centrale thermique, et le taux d'utilisation de l'énergie d'une centrale hydroélectrique est élevé, jusqu'à plus de 85 %, tandis que le rendement thermique des centrales au charbon n'est que d'environ 40 %.
Les inconvénients de l'énergie hydroélectrique comprennent principalement sa grande dépendance au climat, ses limites géographiques, les investissements importants qu'elle nécessite en phase de démarrage et les dommages causés à l'environnement.
La production hydroélectrique est fortement tributaire des précipitations. Le choix entre la saison sèche et la saison des pluies est un facteur déterminant pour l'approvisionnement en charbon des centrales thermiques. Si la production hydroélectrique est stable d'une année à l'autre et d'une province à l'autre, elle varie considérablement selon le jour de la semaine, le mois, le trimestre et la région. Elle ne peut donc pas garantir une production aussi stable et fiable que celle des centrales thermiques.
Il existe de grandes différences entre le sud et le nord du pays durant la saison des pluies et la saison sèche. Cependant, selon les statistiques de production hydroélectrique mensuelle de 2013 à 2021, la saison des pluies en Chine s'étend globalement de juin à octobre, et la saison sèche de décembre à février. L'écart de production entre ces deux périodes peut être plus du double. Par ailleurs, malgré l'augmentation des capacités installées, la production d'électricité de janvier à mars de cette année est nettement inférieure à celle des années précédentes, et celle du mois de mars est même équivalente à celle de 2015. Ce constat illustre l'instabilité de la production hydroélectrique.
Production d'énergie hydroélectrique chaque mois de 2013 à 2021 (100 millions de kWh)
Les centrales hydroélectriques sont soumises à des contraintes objectives. Leur construction ne peut être érigée partout où il y a de l'eau. La géologie, le dénivelé, la vitesse du courant, le déplacement des populations et même les divisions administratives constituent autant de limites à leur implantation. Par exemple, le projet d'aménagement hydraulique des gorges de Heishan, évoqué lors de l'Assemblée nationale populaire de 1956, n'a jamais été adopté faute de coordination entre les intérêts du Gansu et du Ningxia. Ce n'est que cette année qu'il a été réexaminé lors des deux sessions successives, et la date de début des travaux reste inconnue.
L'investissement nécessaire à la production d'énergie hydroélectrique est considérable. Les travaux de terrassement et de bétonnage pour la construction des centrales sont colossaux, et d'importantes dépenses de relogement doivent être prises en charge. De plus, cet investissement initial se traduit non seulement par un gain financier, mais aussi par un retard dans le temps. En raison des besoins de relogement et de la coordination entre les différents services, le cycle de construction de nombreuses centrales hydroélectriques sera considérablement rallongé par rapport aux prévisions.
Prenons l'exemple de la centrale hydroélectrique de Baihetan, dont la construction a débuté en 1958 et a été intégrée au troisième plan quinquennal en 1965. Cependant, après plusieurs rebondissements, les travaux n'ont officiellement commencé qu'en août 2011. À ce jour, la centrale de Baihetan n'est toujours pas achevée. Sans compter la phase d'avant-projet, la construction proprement dite prendra au moins dix ans.
Les grands réservoirs provoquent des inondations importantes en amont du barrage, endommageant parfois les plaines alluviales, les vallées fluviales, les forêts et les prairies. Ils affectent également l'écosystème aquatique environnant et ont un impact considérable sur les poissons, les oiseaux d'eau et les autres animaux.
03 Situation actuelle du développement de l'hydroélectricité en Chine
Ces dernières années, la production d'énergie hydroélectrique a maintenu sa croissance, mais le taux de croissance des cinq dernières années est faible.
En 2020, la capacité de production hydroélectrique atteindra 1 355,21 milliards de kWh, soit une augmentation de 3,9 % par rapport à l’année précédente. Cependant, durant la période du 13e plan quinquennal, l’énergie éolienne et l’optoélectronique ont connu un développement rapide, dépassant les objectifs fixés, tandis que l’hydroélectricité n’a atteint que la moitié de ces objectifs. Au cours des 20 dernières années, la part de l’hydroélectricité dans la production totale d’électricité est restée relativement stable, se maintenant entre 14 % et 19 %.
Le taux de croissance de la production d'électricité en Chine montre que celui de l'hydroélectricité a ralenti ces cinq dernières années, se maintenant globalement autour de 5 %.
Je pense que les raisons de ce ralentissement sont, d'une part, la fermeture des petites centrales hydroélectriques, clairement mentionnée dans le 13e plan quinquennal visant à protéger et à restaurer l'environnement. Rien que dans la province du Sichuan, 4 705 petites centrales hydroélectriques doivent être remises en état et démantelées ;
En revanche, la Chine manque de ressources pour le développement de grandes centrales hydroélectriques. Elle a construit de nombreuses centrales, comme celles des Trois Gorges, de Gezhouba, de Wudongde, de Xiangjiaba et de Baihetan. Les ressources nécessaires à la reconstruction de grandes centrales pourraient se limiter à la zone du « grand coude » du fleuve Yarlung Zangbo. Cependant, la complexité de cette région, liée à sa structure géologique, à la gestion environnementale des réserves naturelles et aux relations avec les pays voisins, a longtemps constitué un obstacle majeur à son développement.
Parallèlement, l'évolution de la production d'électricité au cours des 20 dernières années révèle que le taux de croissance de la production d'énergie thermique est globalement corrélé à celui de la production totale, tandis que celui de l'hydroélectricité est déconnecté de ce dernier, affichant une croissance bisannuelle. Si la part importante de l'énergie thermique s'explique, elle reflète également, dans une certaine mesure, l'instabilité de l'hydroélectricité.
croissance de la production d'électricité
En ce qui concerne la part de la production d'électricité, on constate également que, malgré le développement rapide du secteur hydroélectrique au cours des 20 dernières années, et le fait que la production hydroélectrique en 2020 soit cinq fois supérieure à celle de 2001, sa part dans la production totale d'électricité n'a pas évolué de manière significative.
Dans le processus de diminution de la part de l'énergie thermique, l'énergie hydroélectrique n'a pas joué un rôle majeur. Bien qu'elle se développe rapidement, elle ne peut maintenir sa part dans la production totale d'électricité que grâce à la forte augmentation de la production nationale. La réduction de la part de l'énergie thermique est principalement due à d'autres sources d'énergie propre, telles que l'énergie éolienne, le photovoltaïque, le gaz naturel, l'énergie nucléaire, etc.
Concentration excessive des ressources hydroélectriques
La production hydroélectrique totale des provinces du Sichuan et du Yunnan représente près de la moitié de la production hydroélectrique nationale. Or, des régions riches en ressources hydroélectriques risquent de ne pas pouvoir absorber la production locale, ce qui entraîne un gaspillage d'énergie. Les deux tiers des eaux usées et de l'électricité produite dans les principaux bassins fluviaux de Chine proviennent de la province du Sichuan, soit jusqu'à 20,2 milliards de kWh. Plus de la moitié de l'électricité gaspillée dans cette province provient du cours principal du fleuve Dadu.
À l'échelle mondiale, le secteur hydroélectrique chinois a connu un développement rapide ces dix dernières années. La Chine a quasiment à elle seule porté la croissance de la production hydroélectrique mondiale. Près de 80 % de la croissance de la consommation mondiale d'hydroélectricité provient de Chine, et la consommation chinoise représente plus de 30 % de la consommation mondiale.
Cependant, la part de cette importante consommation d'énergie hydroélectrique dans la consommation totale d'énergie primaire de la Chine est à peine supérieure à la moyenne mondiale, inférieure à 8 % en 2019. Même sans comparaison avec des pays développés comme le Canada et la Norvège, cette part reste bien inférieure à celle du Brésil, pays en développement. La Chine dispose de 680 millions de kilowatts de ressources hydroélectriques, ce qui la place au premier rang mondial. D'ici 2020, sa capacité installée atteindra 370 millions de kilowatts. De ce point de vue, le secteur hydroélectrique chinois présente encore un fort potentiel de développement.
04 Tendances futures du développement de l'hydroélectricité en Chine
L'hydroélectricité va accélérer sa croissance dans les prochaines années et sa part dans la production totale d'électricité continuera d'augmenter.
D'une part, durant la période du 14e plan quinquennal, plus de 50 millions de kilowatts de puissance hydroélectrique pourront être mis en service en Chine, notamment grâce aux centrales hydroélectriques de Wudongde et de Baihetan, appartenant au complexe des Trois Gorges, et à la centrale hydroélectrique du cours moyen du fleuve Yarlung Thang. De plus, le projet de développement hydroélectrique du cours inférieur du fleuve Yarlung Thang a été intégré à ce même plan quinquennal, avec des ressources techniquement exploitables de 70 millions de kilowatts, soit l'équivalent de plus de trois centrales des Trois Gorges. Cela augure d'un nouvel essor important pour l'hydroélectricité.
En revanche, la réduction de la part des centrales thermiques est tout à fait prévisible. Que ce soit du point de vue de la protection de l'environnement, de la sécurité énergétique ou du développement technologique, l'importance des centrales thermiques dans le secteur de l'énergie continuera de diminuer.
Dans les prochaines années, le rythme de développement de l'hydroélectricité restera bien inférieur à celui des énergies renouvelables. Même en termes de part dans la production totale d'électricité, elle risque d'être dépassée par les énergies renouvelables. Si cette situation perdure, on peut affirmer que ces dernières la surpasseront.
Liu Shiyu, directeur du département de planification de l'Institut de planification énergétique de General Electric, prévoit que durant la période du 14e plan quinquennal, la capacité installée d'énergies nouvelles en Chine dépassera 800 millions de kW, soit 29 % ; la production annuelle d'électricité atteindra 1,5 billion de kWh, surpassant ainsi l'hydroélectricité.
Date de publication : 14 janvier 2022
