Exposé sur l’énergie hydraulique : plan et points essentiels

Qu’est-ce que l’énergie hydraulique et comment fonctionne-t-elle ?

L’énergie hydraulique est l’énergie tirée du mouvement ou de la chute de l’eau. Lorsqu’elle est transformée en électricité, on parle d’hydroélectricité. Le principe de fonctionnement d’une centrale hydroélectrique repose sur la conversion de l’énergie potentielle gravitationnelle de l’eau en électricité. L’eau, placée en hauteur, possède cette énergie potentielle qui se transforme en énergie de mouvement en descendant, puis en énergie mécanique en faisant tourner une turbine. Cette turbine entraîne un alternateur qui produit un courant électrique, dont la tension est ensuite adaptée par un transformateur pour le transport sur le réseau.

La puissance générée dépend principalement du débit de l’eau et de la hauteur de chute exploitée. Une augmentation du débit ou de la hauteur de chute permet, à caractéristiques comparables, d’accroître la puissance de l’installation. Les éléments clés d’un aménagement hydroélectrique avec barrage incluent une retenue d’eau, le barrage lui-même, une conduite forcée acheminant l’eau sous pression, la turbine, l’alternateur, le transformateur et les lignes électriques.

Les différents types d’installations hydroélectriques

L’hydroélectricité se décline en plusieurs types d’installations, chacune adaptée à des contextes et des besoins spécifiques :

• Les centrales au fil de l’eau utilisent directement le débit d’un cours d’eau, avec une capacité de stockage limitée ou inexistante. Leur production est donc directement liée au débit disponible de la rivière.
• Les centrales de lac ou de barrage stockent l’eau dans une grande retenue. Cela permet de turbiner l’eau et de produire de l’électricité au moment où la demande est la plus forte ou lorsque le système électrique en a le plus besoin.
• Les Stations de Transfert d’Énergie par Pompage (STEP) sont des installations de stockage d’électricité. Elles sont composées de deux réservoirs situés à des altitudes différentes. Lorsque l’électricité est abondante et peu chère, l’eau est pompée vers le bassin supérieur. Elle est ensuite turbinée en redescendant pour restituer de l’électricité lorsque la demande est élevée. Il est important de noter qu’une STEP est un moyen de stockage et non une source nette d’énergie, car elle consomme de l’électricité pour pomper l’eau.
• Les usines marémotrices exploitent l’énergie des marées. En France, ces barrages sont soumis au même cadre réglementaire que les autres installations hydroélectriques.

L’hydroélectricité en France et dans le monde : chiffres clés

L’hydroélectricité joue un rôle significatif dans le mix énergétique, tant en France qu’à l’échelle mondiale.

En France métropolitaine

En France métropolitaine, la production hydroélectrique a atteint 62,4 TWh en 2025, selon les données de RTE RTE. Ce volume représente environ 11,4 % de la production totale d’électricité du pays, qui s’est élevée à 547,5 TWh la même année RTE. Cette production de 62,4 TWh est proche de la moyenne de la décennie 2015-2024, qui était de 61,4 TWh par an RTE. Il est à noter que la production de 2025 a marqué une diminution de 12,9 TWh, soit une baisse de 17,2 %, par rapport à 2024, une année caractérisée par des précipitations exceptionnelles RTE. La production hydraulique est en effet fortement influencée par les conditions météorologiques, telles que les précipitations, l’enneigement, la fonte des neiges, les sécheresses et les contraintes de gestion de l’eau.

Dans le monde

À l’échelle mondiale, l’hydroélectricité a représenté 14 % de la production mondiale d’électricité en 2024, d’après l’Agence internationale de l’énergie (AIE) AIE. Fin 2024, la puissance hydroélectrique mondiale renouvelable, hors STEP pures, atteignait 1 283 GW, selon l’Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) IRENA. En incluant les STEP pures, la puissance hydroélectrique mondiale totale s’élevait à 1 425 GW à la même période, les STEP pures représentant alors 142 GW IRENA. Comme en France, la production hydroélectrique mondiale est sensible aux aléas météorologiques ; l’AIE a notamment relevé une baisse de production en 2023 dans de nombreux pays en raison de sécheresses, de faibles précipitations ou de fontes précoces AIE.

Atouts et limites de l’hydroélectricité

L’énergie hydraulique présente des avantages significatifs, mais aussi des défis à considérer.

Atouts confirmés

• L’hydroélectricité est classée parmi les énergies renouvelables car elle utilise le cycle de l’eau, un processus naturellement entretenu par l’énergie solaire.
• Les centrales avec retenue peuvent être mobilisées très rapidement en ouvrant les vannes et en turbinant l’eau stockée. Cette réactivité est essentielle pour contribuer à l’équilibre instantané du système électrique.
• Les STEP offrent une capacité de stockage d’électricité, permettant de décaler la consommation électrique dans le temps. Elles absorbent l’électricité en période de surplus et la restituent lors des pics de demande, malgré des pertes inhérentes au cycle de pompage-turbinage.
• Une fois les ouvrages construits, la production d’électricité ne génère pas de combustion de charbon, de gaz ou de fioul sur le site.

Limites et impacts à considérer

• La production hydroélectrique est intrinsèquement liée à la ressource en eau. Des épisodes de sécheresse ou de faibles précipitations peuvent donc réduire significativement la production.
• Les barrages, seuils et prises d’eau peuvent constituer des obstacles à la continuité écologique des cours d’eau. Un ouvrage est considéré comme un obstacle à la continuité écologique s’il entrave la libre circulation des espèces biologiques, empêche le transport naturel des sédiments, interrompt les connexions latérales avec des réservoirs biologiques ou affecte substantiellement l’hydrologie Office français de la biodiversité.
• Pour atténuer ces impacts, des mesures peuvent être mises en œuvre, telles que l’installation de dispositifs de franchissement pour les poissons, une gestion adaptée des débits et des ouvrages, ou encore des opérations de restauration ou d’effacement lorsque cela est justifié Office français de la biodiversité.
• La présence d’un barrage soulève également des enjeux de sûreté, de sécurité publique, de gestion des crues, de partage de la ressource en eau et de protection des milieux aquatiques.

Le cadre réglementaire français de l’hydroélectricité

En France, l’exploitation de l’énergie des marées, des lacs et des cours d’eau est strictement encadrée. Nul ne peut en disposer sans une concession ou une autorisation de l’État, comme le stipule l’article L. 511-1 du code de l’énergie Code de l’énergie.

Le régime applicable à une installation hydroélectrique dépend de sa puissance maximale brute :

• Pour les installations dont la puissance est inférieure ou égale à 4,5 MW, le régime de l’autorisation s’applique ADEME.
• Pour celles dont la puissance est supérieure à 4,5 MW, c’est le régime de la concession qui est en vigueur ADEME. Dans ce cas, l’État conserve la propriété des biens de la concession et en confie l’exploitation à un concessionnaire.

Avant de pouvoir bénéficier de mécanismes de soutien tels que l’obligation d’achat ou les appels d’offres, tout projet hydroélectrique doit impérativement obtenir une autorisation environnementale ADEME.

En résumé

L’énergie hydraulique est une source d’énergie renouvelable qui convertit le mouvement de l’eau en électricité. En France métropolitaine, elle a contribué à hauteur de 62,4 TWh en 2025, représentant environ 11 % de la production électrique nationale. Essentielle pour la production et le stockage d’électricité via les STEP, elle doit néanmoins concilier ses avantages avec la préservation de la ressource en eau, des écosystèmes aquatiques et de la continuité écologique des cours d’eau, le tout dans un cadre réglementaire strict.

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