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L'hydroélectricité est l'énergie qui provient du mouvement de l'eau. Ce mouvement fait partie du cycle de l’eau de la Terre, c’est-à-dire de la circulation continue de l’eau dans le sol, les océans et l’atmosphère. La quantité d'énergie fournie par l'eau en mouvement dépend du volume en mouvement et de sa vitesse. L'eau est l'une des sources d'énergie les plus anciennes. Les civilisations anciennes utilisaient l'hydroélectricité pour l'irrigation et comme mécanisme de broyage du grain. À l’époque moderne, l’hydroélectricité fournit 20% de l’énergie renouvelable mondiale.
Roue à eau
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesLes roues hydrauliques constituaient la forme d'énergie hydraulique la plus répandue, de plus de 4 000 ans au 19e siècle. Ils ont converti l'énergie de l'eau qui coule en un mouvement rotatif. Ce mouvement a ensuite alimenté le mouvement des pierres et des leviers pour moudre le grain, le minerai et le bois débité. La roue reposait horizontalement ou verticalement dans l'eau courante, telle qu'une rivière ou un ruisseau. L’écoulement d’eau a forcé la roue à bouger lorsqu’elle a heurté des palettes fixées au cadre externe de la roue. La puissance de l'eau augmentait à mesure qu'elle coulait dans des canaux ou des buses étroits.
Turbines
••• Images Thinkstock / Comstock / Getty Images
Les turbines à eau sont un développement de la roue hydraulique et des précurseurs de la production d'électricité moderne. Plutôt que de frapper une palette fixe sur une roue, le flux d’eau active un rotor en rotation pouvant comporter des centaines de pales. Un arbre attaché le rotor relie à un turbogénérateur, qui est un aimant géant avec un fil enroulé à l'intérieur. Un courant électrique est généré dans la turbine lorsque l'arbre tourne.
Barrages
••• Photos Chine / Getty Images Nouvelles / Getty ImagesLes barrages retiennent de grandes quantités d'eau des rivières et créent un réservoir derrière un mur de soutènement. Une conduite forcée est le tuyau ou la vanne de vidange, partant du fond du réservoir et traversant le barrage, pour aboutir à une turbine à eau. L'eau du réservoir s'écoule à haute pression du réservoir vers la turbine et génère de l'électricité. Le barrage des Trois-Gorges sur le fleuve Yangtsé en Chine est la plus grande installation hydroélectrique au monde où l’écoulement de l’eau alimente 32 turbines.
Accumulation par pompage
Les exploitants de centrales hydroélectriques peuvent stocker l’énergie pendant les périodes de faible demande en électricité et la libérer pendant les périodes de pointe, grâce à des méthodes de stockage à pompe. Pendant les périodes de faible demande, l'eau qui a déjà traversé des turbines est pompée dans un réservoir de stockage séparé au-dessus des turbines. Cette eau revient dans les turbines pendant les périodes de pointe. Le système permet une mise en route rapide pour une production d'énergie supplémentaire.