PE, 1S, Malraux, A.malraux, TPE 1S2, Montataire,

Introduction :

Le premier barrage officiellement recensé est celui du Nil, qui fut construit vers 4000 ans avant J-C, pour dévier l’eau afin de pouvoir construire la ville de Memphis. De plus , pendant l’Antiquité, plusieurs barrages bâtis en terre permirent l’irrigation de terres infertiles. Une des civilisations antiques les plus reconnues pour ces barrages fut celle des Babyloniens qui héritèrent des Sumériens un génie civil impressionnant pour leur époque. Ensuite les Hommes ont eu l’idée d’utiliser la force de l’eau d’une rivière qui entraînerait une roue; c’était le moulin, il permettait de moudre le grain des céréales pour faire de la farine et donc de se nourrir. Peu de ces constructions ont laissé des traces à cause de l’érosion constante du globe, néanmoins nous pouvons maintenant, grâce à l’architecture et des moyens modernes, construire des édifices beaucoup moins limités ainsi , au XX ème siècle, ces barrages sont utilisés pour quelque chose de nouveau: produire de l'énergie électrique. Nous pouvons désormais compter aujourd’hui plus de 35 000 barrages construits par l'Homme et 1 500 en construction dans le monde.

I) étude d'un barrage : le barrage de Tignes (Haute Savoie)

    a ) histoire :

La construction du barrage de Tignes a été imaginé dès 1930 dans la cuvette du Chevril qui permettrait d'alimenter en électricité les villes au alentour. Cependant la seconde guerre mondiale empêche sa construction. En effet les travaux seront commencés seulement en 1948 soit 3 ans après la seconde guerre.

Malgré les grandes retombées que ce barrage aurait, les villageois, menacés d'expulsion, s'opposent a la construction de ce barrage (sabotages, campagnes, etc..) La construction de ce barrage est inévitable. Après l'expulsions des villageois, le déménagement du cimetière et la destructions des édifices du village, il est finalement englouti en 1952. Cette même années le barrage est mis en fonctionnement .

    b) Le barrage :

Ce barrage est situé en Tarentaise (Savoie) et exploite le cours d'eau nommé Isère. Ce barrage est un barrage en voûte (Annexe). La turbine utilisée est celle de Pelton (Annexe).
Ce barrage est a été pendant un moment le plus grande d'Europe. Aujourd'hui il est le plus grand de France. Sa voûte mesure 181 mètre de hauteur dont 20 mètres pour les fondations , il fait 295 mètres de longueurs et son épaisseur est de 50 mètres. L'électricité produite par ce barrages est exploitée par 58 centrales hydroélectriques qui produit annuellement 10,3 milliard de kWh (kilos watt heure). La puissance de ses machines est de 2 715 MW (Méga watt ). Ce barrage a permis de créer 500 emplois.

II ) L'électricité hydraulique

    A) étude de cas : La France

En France, on estime que l’énergie hydroélectrique est déjà été utilisée à son plein potentiel. Depuis plusieurs décennies, la plupart des sites naturels qui pourraient s’avérer propices à la construction de barrages importants ont déjà été exploités. Cela explique que la production d’hydroélectricité demeure stable depuis de nombreuses années.

En contrepartie, le nucléaire a pris une place prépondérante dans la quantité d’électricité produite en France, au détriment surtout de la production thermique classique, jugée trop polluante, et surtout trop chère depuis les chocs pétroliers.

L’énergie hydroélectrique est donc en France un moyen efficace de répondre à la nécessité d’ajustement instantané de la production d’électricité à la consommation. Cependant, l’eau est une source d’énergie qui est déjà grandement exploitée, et l’hydroélectricité ne peut donc pas être produite dans des quantités significativement supérieures à celle d'aujourd’hui. C’est pourquoi la construction de nouveaux barrages est impossible, et ne peut donc pas être envisagée comme un moyen de produire une plus grande quantité d’énergie renouvelable, du moins en France

    B) L'énergie hydraulique dans l'Union Européenne

12,5% de l’électricité produite dans l’Union Européenne est d’origine hydraulique. Dans l’ U.E, l’utilisation de l’hydroélectricité est proche de la manière dont elle est utilisée en France: notamment pour équilibrer production et consommation d’électricité.

Organigramme de la production d'électricité mondiale sur 3 années distinctes

Twh = terra watt heures ( 1Terra = 1000KilloWattHeure)

Comme on peut voir sur ce graphique, la quantité d’hydroélectricité produite est stable, mais, puisque l’électricité totale produite est en augmentation, la part qu’occupe l’énergie hydraulique dans la production totale diminue.

III) De l'eau a l'électricité .

    A ) Fonctionnement d'un barrage

La première fonction du barrage est simple, elle est de retenir une importante quantité d'eau dont la principale raison est de produire de l'électricité et pour cela il suffit d'ouvrir les vannes pour que l'eau s’engouffre dans un canal pour être par la suite dirigée vers une centrale hydraulique qui est située en contre-bas pour augmenter la hauteur de la chute. Pour produire de l'électricité on utilise l’énergie cinétique de l’eau. Cette énergie cinétique provient de la force de gravitation; la force de gravitation dépend de la hauteur de la chute de l'eau (Voir en Annexe). C'est-a-dire qu'elle provient de l'énergie potentielle de l'eau .

En fait , c'est lorsque l'eau descend des conduits que l'énergie potentielle est transformée en énergie cinétique. A la sortie de la conduite, la pression et la vitesse entraîne la rotation d’une turbine reliée à un alternateur qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique.

    B ) Le fonctionnement des alternateurs de barrages hydrauliques

Tout d'abord l'alternateur est mis en mouvement par la turbine. Les alternateurs sont composés de 3 parties très importantes: un axe, un aimant mobile (le rotor) et une bobine fixe (le stator). La turbine, qui est mise en mouvement par l'eau, fait tourner l'axe sur lequel elle est fixée. A l'extrémité de l'axe se trouve l'aimant mobile qui est composé d'une série d'aimant collés sur la roue animée par l'Axe. A proximité se trouve la bobine fixe qui est composée de fils de cuivre. La proximité avec les aimants tournants du rotor crée un courant électrique alternatif et permet donc de produire de l'électricité. (Le courant alternatif est un courant non régulier provoqué par le mouvement discontinue d'une bobine de cuivre et d'un aimant.)

    C) Le producteur: EDF.

        En France le producteur d'électricité est EDF (Electricité de France). Les centrales hydrauliques sont pour EDF, un autre moyen de produire l'électricité.