Vous disposez d’un bout de rivière ou d’un cours d’eau sur votre terrain privatif et souhaitez l’exploiter pour produire de l’énergie propre et renouvelable ?
C’est aujourd’hui tout à fait possible et même recommandé si vous désirez investir dans une installation à forte rentabilité et voir votre facture d’électricité diminuer pour de bon.
Le gouvernement encourage désormais fortement la mise en place de petites ou micros centrales hydrauliques dédiées à l’autoconsommation d’énergie verte chez les particuliers via l’allocation de crédits d’impôts à hauteur de 50% sur l’investissement matériel et d’une TVA à 5,5% sous conditions.
Les atouts de la petite voire micro-hydroélectricité
Une PCH (petite centrale hydroélectrique) se définit comme une installation de production énergétique, d’une puissance inférieure à 10 000 kW, transformant l’énergie hydraulique d’un cours d’eau en énergie électrique. D’après l’UNIPEDE (Union Internationale des Producteurs et Distributeurs d’Energie Electrique) on classe les PCH en fonction de la puissance installée. On parle alors de petite centrale pour une puissance comprise entre 2 000 kW et 10 000 kW, de mini-centrale pour une puissance comprise entre 500 kW et 2 000 kW, de micro-centrale pour une puissance comprise entre 20 kW et 500 kW, et de pico-centrale pour une puissance inférieure à 20 kW.
Construites au fil de l’eau (sans stockage), ces installations ne demandent ni retenues ni vidanges ponctuelles susceptibles de perturber l’hydrologie, la biologie ou la qualité de l’eau, et permettent généralement une production d’électricité stable et locale. Elles peuvent être installées en bord de rivières ou sur des réseaux d’eau potable, turbinant les eaux des canalisations, et représentent au total un potentiel estimé à plus de 1000 MW sur le territoire français.
Principe de fonctionnement d’une installation hydroélectrique
Différents types de turbines adaptées aux microcentrales selon le débit et la hauteur de chute (Document AFME)
D’un point de vue technique, le rôle de la turbine est de convertir l’énergie cinétique de l’eau en énergie mécanique qui permettra d’actionner un générateur électrique. Le principe est assez simple : l’eau fait tourner une roue reliée à un axe mécanique qui transmet lui-même directement ou indirectement (engrenages ou système de courroies-poulies) l’énergie mécanique à la génératrice qui la convertira en électricité.
Le choix de la turbine est bien sûr primordial dans ce type d’installation domestique et dépend avant tout de la topologie du site et des spécificités du cours d’eau exploitable. On choisira une turbine en fonction de la hauteur de chute et du débit de conception, mais aussi de la vitesse de fonctionnement de la génératrice. Si plusieurs types de turbines existent, les turbines de type Pelton ou Turgo restent les plus utilisées dans les systèmes micro-hydroélectriques en raison de leur faible coût, de leur efficacité et de leur fiabilité. De manière générale, les turbines à action sont plus adaptées pour les ratios dénivelé/débit faibles tandis que les turbines à réaction seront préconisées pour les ratios débit/dénivelé élevés.
Etudes préalables et coûts d’investissement
Mais avant toute chose, et pour choisir le meilleur équipement possible, il est nécessaire dans un premier temps de déterminer le potentiel théorique hydroélectrique du site (en y intégrant les variations saisonnières et les écarts annuels du débit) et de le comparer à vos besoins en électricité afin de constater si une telle solution énergétique est suffisante et pertinente. Selon la start-up bretonne Turbiwatt qui a développé une turbine hydraulique capable d’exploiter des sites de rendements inférieurs à 500 kW, la puissance théorique d’un site peut être appréhendée à partir de la formule suivante : P (KW) = Q (m3s) x H (m) x g x R, P représentant ici la puissance en KW, Q le débit en m3/seconde, H la hauteur de chute en mètres, g le coefficient de gravité (égal à 9,81), et R le coefficient de rendement (généralement égal à 0,80).
Une étude sur le risque environnemental est également recommandée. Un cours d’eau est un milieu riche en biodiversité et son aménagement peut déstabiliser cet équilibre. Il faut donc porter une attention particulière au respect de la vie aquatique et veiller à ajouter les aménagements spécifiques (aménager une passe à poissons, limiter les modifications de débit et surveillance continue, préservation des habitats de la faune piscicole, utilisation de peinture et matériaux écologiques, etc.)
En termes de coûts enfin, le budget nécessaire pour ce type de projet est très variable et dépend en particulier des caractéristiques environnementales, du site, de la configuration du terrain, de la puissance et de la tension souhaitées et du type de matériel. A titre d’ordre de grandeur, pour des installations de puissance supérieure à 100 kW, le budget est compris entre 400 et 2100 €/Kw, et peut atteindre 6000 €/kW pour des installations inférieures à 30 kW. Ce coût comprend les études et les demandes d’autorisation, la partie génie civil, le matériel ensemble turbine-génératrice, l’appareillage électrique et le raccordement au réseau si vous souhaitez revendre votre production excédentaire.
Turbiwatt : l’hydroélectricité accessible à tous
La micro-turbine hydraulique développée par la start-up bretonne Turbiwatt entend dans ce cadre faciliter considérablement l’exploitation de l’énergie hydraulique chez les particuliers. Destiné aux basses, voire très basses chutes pour des débits de 1,20 mètres et 90 litres par seconde, ce modèle de turbine s’adapte à des environnements variés et à des conditions d’exploitation minimales. Son champ d’application se révèle de ce fait considérable : écluses, canaux, bases de loisirs, déversoirs d’étangs, stations de traitement des eaux ou moulins, autant de sites qui pourraient être exploités et générer une production hydroélectrique certes assez faible mais bien rentable.
« Il s’agit de micro-turbines à usage domestique, pour Monsieur tout le monde, avec une énergie de proximité immédiate, directement aux normes du réseau » explique dans le Télégramme Didier Greggory, Président de la start-up caudanaise. Déclinée en trois modèles de puissances variées (Lynx de 0,6 à 0,8 kW, Léopard de 3 à 9 kW et Lion de 6 à 60 kW), cette technologie dispose d’un générateur miniaturisé pour un coût d’installation et d’exploitation réduit. Selon leur puissance, le coût des turbines s’échelonne de 1 200 € à 2 950 € du kW nominal. La turbine Lion de 36 kVA par exemple, produira ainsi plus de 300.000 kWh par an, soit l’équivalent de 3 000 m2 de panneaux solaires pour un investissement (hors génie civil) 20 fois plus faible.
Crédits photo : Ademe – Turbiwatt