1. Ressources en énergie hydraulique
L'exploitation des ressources hydroélectriques par l'humanité remonte à l'Antiquité. Selon l'interprétation de la loi sur les énergies renouvelables de la République populaire de Chine (éditée par le Comité de travail juridique du Comité permanent de l'Assemblée nationale populaire), l'énergie hydraulique se définit ainsi : la chaleur du vent et du soleil provoque l'évaporation de l'eau, la vapeur d'eau se transforme en pluie et en neige, la chute de ces eaux alimente les rivières et les ruisseaux, et le mouvement de l'eau produit de l'énergie, appelée énergie hydraulique.
Le développement et l'utilisation des ressources hydroélectriques contemporaines consistent principalement à exploiter ces ressources. De ce fait, les termes « ressources hydrauliques », « ressources énergétiques de l'eau » et « ressources hydroélectriques » sont souvent utilisés comme synonymes. Cependant, en réalité, les ressources hydroélectriques englobent un large éventail de possibilités, telles que les ressources hydrothermiques, les ressources énergétiques hydrauliques et les ressources énergétiques marines.
(1) Ressources en eau et en énergie thermique
Les ressources en eau et en énergie thermale sont communément appelées sources thermales naturelles. Dans l'Antiquité, on utilisait directement l'eau et la chaleur de ces sources pour construire des bains, se baigner, soigner des maladies et faire de l'exercice. De nos jours, on utilise également ces ressources pour produire de l'électricité et se chauffer. L'Islande, par exemple, a produit 7,08 milliards de kilowattheures d'énergie hydroélectrique en 2003, dont 1,41 milliard de kilowattheures provenaient de l'énergie géothermique (énergie thermique de l'eau). 86 % des Islandais utilisent l'énergie géothermique pour se chauffer. La centrale de Yangbajing, d'une capacité installée de 25 000 kilowatts, a été construite au Xizang et utilise également l'énergie géothermique pour produire de l'électricité. Selon les prévisions des experts, l'énergie géothermique (énergie thermique de l'eau) captée par le sol à une profondeur d'environ 100 mètres en Chine pourrait atteindre 150 milliards de kilowatts par an. À l'heure actuelle, la capacité installée de production d'énergie géothermique en Chine est de 35 300 kilowatts.
(2) Ressources en énergie hydraulique
L'énergie hydraulique comprend l'énergie cinétique et potentielle de l'eau. Dans la Chine ancienne, les ressources en énergie hydraulique des rivières tumultueuses, des chutes d'eau et des torrents étaient largement exploitées pour la construction de machines telles que des roues à eau, des moulins et des moulins à eau, servant à l'irrigation, au traitement des céréales et au décorticage du riz. Dans les années 1830, des centrales hydrauliques furent développées et utilisées en Europe pour alimenter en énergie des industries de grande envergure comme les minoteries, les filatures de coton et les mines. Les turbines hydrauliques modernes, qui entraînent directement des pompes centrifuges pour générer la force centrifuge nécessaire au pompage de l'eau et à l'irrigation, ainsi que les stations de pompage à coup de bélier, qui utilisent le débit de l'eau pour créer une pression d'eau élevée et ainsi générer une pression suffisante pour le pompage et l'irrigation, constituent autant d'exemples de développement et d'utilisation directe des ressources en énergie hydraulique.
(3) Ressources en énergie hydroélectrique
Dans les années 1880, avec la découverte de l'électricité, les moteurs électriques furent fabriqués sur la base de la théorie électromagnétique, et des centrales hydroélectriques furent construites pour convertir l'énergie hydraulique des centrales en énergie électrique et la distribuer aux utilisateurs, inaugurant ainsi une période de développement et d'utilisation vigoureux des ressources énergétiques hydroélectriques.
Les ressources hydroélectriques dont il est question ici sont généralement appelées ressources hydroélectriques. Outre les ressources en eau fluviale, l'océan recèle également d'énormes ressources en énergie marémotrice, houlomotrice, saline et thermique. On estime les ressources hydroélectriques océaniques mondiales à 76 milliards de kilowatts, soit plus de 15 fois les réserves théoriques de l'hydroélectricité fluviale terrestre. Parmi ces ressources, l'énergie marémotrice représente 3 milliards de kilowatts, l'énergie houlomotrice 3 milliards de kilowatts, l'énergie thermique 40 milliards de kilowatts et l'énergie différentielle de salinité 30 milliards de kilowatts. À l'heure actuelle, seule la technologie de développement et d'utilisation de l'énergie marémotrice a atteint un stade pratique permettant une exploitation à grande échelle des ressources hydroélectriques marines. Le développement et l'utilisation des autres sources d'énergie nécessitent encore des recherches approfondies pour parvenir à des avancées significatives en termes de faisabilité technique et économique et permettre leur développement et leur utilisation concrets. Le développement et l'utilisation de l'énergie océanique auxquels nous faisons généralement référence concernent principalement l'énergie marémotrice. L'attraction de la Lune et du Soleil sur la surface des océans provoque des fluctuations périodiques du niveau de l'eau, appelées marées. Ces fluctuations génèrent de l'énergie marémotrice. En principe, l'énergie marémotrice est une énergie mécanique produite par la variation du niveau des marées.
Les moulins à marée sont apparus au XIe siècle, et au début du XXe siècle, l'Allemagne et la France ont commencé à construire de petites centrales marémotrices.
On estime que le potentiel mondial d'énergie marémotrice exploitable se situe entre 1 et 1,1 milliard de kilowatts, pour une production annuelle d'environ 1 240 milliards de kilowattheures. En Chine, ce potentiel s'élève à 21,58 millions de kilowatts, pour une production annuelle de 30 milliards de kilowattheures.
La plus grande centrale marémotrice au monde est actuellement celle de Rennes, en France, avec une puissance installée de 240 000 kilowatts. La première centrale marémotrice de Chine, celle de Jizhou, dans le Guangdong, a été construite en 1958 et affiche une puissance installée de 40 kilowatts. La centrale marémotrice de Jiangxia, dans le Zhejiang, construite en 1985, possède une puissance installée totale de 3 200 kilowatts, ce qui la place au troisième rang mondial.
Par ailleurs, les océans chinois recèlent des réserves d'énergie houlomotrice d'environ 12,85 millions de kilowatts, d'énergie marémotrice d'environ 13,94 millions de kilowatts, d'énergie différentielle de salinité d'environ 125 millions de kilowatts et d'énergie différentielle de température d'environ 1,321 milliard de kilowatts. En résumé, le potentiel énergétique total des océans en Chine s'élève à environ 1,5 milliard de kilowatts, soit plus du double des réserves théoriques de 694 millions de kilowatts de l'hydroélectricité fluviale terrestre, offrant ainsi de vastes perspectives de développement et d'exploitation. De nos jours, les pays du monde entier investissent massivement dans la recherche de solutions technologiques pour développer et exploiter les immenses ressources énergétiques que recèlent les océans.
2. Ressources en énergie hydroélectrique
L'énergie hydroélectrique repose généralement sur l'utilisation de l'énergie potentielle et cinétique des cours d'eau pour actionner des turbines et produire de l'électricité. Contrairement aux centrales au charbon, au pétrole, au gaz naturel et au nucléaire, qui nécessitent la consommation de ressources énergétiques non renouvelables, l'énergie hydroélectrique exploite l'énergie des cours d'eau sans consommer de ressources en eau.
(1) Ressources mondiales en énergie hydroélectrique
Les réserves totales de ressources hydroélectriques dans les fleuves du monde entier s'élèvent à 5,05 milliards de kilowatts, avec une production annuelle d'électricité pouvant atteindre 44,28 billions de kilowattheures ; les ressources hydroélectriques techniquement exploitables sont de 2,26 milliards de kilowatts, et la production annuelle d'électricité peut atteindre 9,8 billions de kilowattheures.
En 1878, la France construisit la première centrale hydroélectrique au monde, d'une puissance installée de 25 kilowatts. À ce jour, la puissance hydroélectrique installée dans le monde dépasse les 760 millions de kilowatts, pour une production annuelle d'électricité de 3 billions de kilowattheures.
(2) Les ressources hydroélectriques de la Chine
La Chine figure parmi les pays possédant les plus importantes ressources hydroélectriques au monde. Selon la dernière étude sur les ressources hydroélectriques, ses réserves théoriques d'énergie hydraulique fluviale s'élèvent à 694 millions de kilowatts, pour une production annuelle théorique de 6 080 milliards de kilowattheures, la plaçant au premier rang mondial en termes de réserves théoriques. La capacité techniquement exploitable de ces ressources est de 542 millions de kilowatts, avec une production annuelle de 2 470 milliards de kilowattheures, tandis que la capacité économiquement exploitable atteint 402 millions de kilowatts, pour une production annuelle de 1 750 milliards de kilowattheures. Ces deux chiffres la placent également au premier rang mondial.
En juillet 1905, la première centrale hydroélectrique de Chine, la centrale de Guishan, dans la province de Taïwan, fut construite avec une puissance installée de 500 kVA. En 1912, la première centrale hydroélectrique de Chine continentale, la centrale de Shilongba à Kunming, dans la province du Yunnan, fut mise en service pour la production d'électricité, avec une puissance installée de 480 kilowatts. En 1949, la puissance hydroélectrique installée du pays atteignait 163 000 kilowatts. Fin 1999, elle s'élevait à 72,97 millions de kilowatts, plaçant la Chine au deuxième rang mondial, derrière les États-Unis. En 2005, la puissance hydroélectrique installée totale en Chine atteignait 115 millions de kilowatts, la plaçant au premier rang mondial, représentant 14,4 % de la puissance hydroélectrique exploitable et 20 % de la puissance installée totale du secteur énergétique national.
(3) Caractéristiques de l'énergie hydroélectrique
L'énergie hydroélectrique se régénère sans cesse grâce au cycle hydrologique naturel et peut être utilisée en continu par l'homme. On emploie souvent le terme « inépuisable » pour décrire le caractère renouvelable de l'énergie hydroélectrique.
L'énergie hydroélectrique ne consomme ni combustible ni n'émet de substances nocives lors de sa production et de son exploitation. Ses coûts de gestion et d'exploitation, ses coûts de production d'électricité et son impact environnemental sont bien inférieurs à ceux de la production d'énergie thermique, ce qui en fait une source d'énergie verte et économique.
L'énergie hydroélectrique offre une bonne régulation, un démarrage rapide et contribue à lisser les pics de consommation sur le réseau électrique. Rapide et efficace, elle réduit les pertes d'énergie en cas d'urgence ou d'accident et garantit la sécurité de l'approvisionnement.
L'énergie hydroélectrique et l'énergie minière appartiennent à la catégorie des énergies primaires issues de ressources naturelles. Une fois converties en énergie électrique, elles sont qualifiées d'énergies secondaires. L'exploitation de l'énergie hydroélectrique permet de réaliser simultanément la production d'énergie primaire et d'énergie secondaire, assurant ainsi une double fonction : production d'énergie primaire et production d'énergie secondaire. Elle s'affranchit des processus d'extraction, de transport et de stockage des ressources minérales, ce qui réduit considérablement les coûts de combustible.
La construction de réservoirs pour le développement de l'hydroélectricité modifiera l'environnement écologique des zones locales. D'une part, elle nécessite la submersion de certaines terres, entraînant le déplacement de populations. D'autre part, elle peut restaurer le microclimat de la région, créer un nouvel écosystème aquatique, favoriser la survie des organismes et faciliter la maîtrise des crues, l'irrigation, le tourisme et le développement du transport maritime. Par conséquent, lors de la planification de projets hydroélectriques, il convient de prendre en compte la minimisation de leur impact négatif sur l'environnement, et le développement de l'hydroélectricité présente davantage d'avantages que d'inconvénients.
Grâce aux avantages de l'énergie hydroélectrique, de nombreux pays à travers le monde adoptent désormais des politiques qui privilégient son développement. Dans les années 1990, l'hydroélectricité représentait 93,2 % de la capacité installée totale du Brésil, tandis que des pays comme la Norvège, la Suisse, la Nouvelle-Zélande et le Canada affichaient des taux supérieurs à 50 %.
En 1990, la proportion de production d'énergie hydroélectrique par rapport à l'électricité exploitable dans certains pays du monde était de 74 % en France, 72 % en Suisse, 66 % au Japon, 61 % au Paraguay, 55 % aux États-Unis, 54 % en Égypte, 50 % au Canada, 17,3 % au Brésil, 11 % en Inde et 6,6 % en Chine au cours de la même période.
Date de publication : 24 septembre 2024
