Coûts environnementaux de l'hydroélectricité

L'hydroélectricité est une source d'énergie importante dans de nombreuses régions du globe, fournissant 24% des besoins mondiaux en électricité. Le Brésil et la Norvège dépendent presque exclusivement de l'hydroélectricité. Aux États-Unis, 7 à 12% de toute l'électricité est produite par l'hydroélectricité; les États qui en dépendent le plus sont Washington, l'Oregon, la Californie et New York.

L'hydroélectricité contre l'hydroélectricité

L'hydroélectricité est lorsque l'eau est utilisée pour activer des pièces mobiles, qui à leur tour peuvent faire fonctionner un moulin, un système d'irrigation ou une turbine électrique (auquel cas nous pouvons utiliser le terme hydroélectricité). Le plus souvent, l'hydroélectricité est produite lorsque l'eau est retenue par un barrage, descend une conduite forcée à travers une turbine, puis est libérée dans la rivière en dessous. L'eau est à la fois poussée par la pression du réservoir au-dessus et tirée par la gravité, et cette énergie fait tourner une turbine couplée à un générateur produisant de l'électricité. Les centrales hydroélectriques au fil de l'eau plus rares ont également un barrage, mais pas de réservoir derrière lui; les turbines sont déplacées par l'eau de la rivière qui les traverse au débit naturel.

En fin de compte, la production d'électricité repose sur le cycle naturel de l'eau pour remplir le réservoir, ce qui en fait un processus renouvelable sans apport de combustibles fossiles. Notre utilisation des combustibles fossiles est associée à une multitude de problèmes environnementaux: par exemple, l'extraction de pétrole des sables bitumineux produit de la pollution atmosphérique; la fracturation hydraulique du gaz naturel est associée à la pollution de l'eau; la combustion de combustibles fossiles produit des émissions de gaz à effet de serre induisant le changement climatique. Nous considérons donc les sources d'énergie renouvelable comme des alternatives propres aux combustibles fossiles. Cependant, comme toutes les sources d'énergie, renouvelables ou non, l'hydroélectricité entraîne des coûts environnementaux. Voici un aperçu de certains de ces coûts, ainsi que certains avantages.

Frais

• Barrière au poisson. De nombreuses espèces de poissons migrateurs remontent et descendent les rivières pour compléter leur cycle de vie. Les poissons anadromes, comme le saumon, l'alose ou l'esturgeon noir, remontent le fleuve pour frayer et les jeunes poissons nagent le long de la rivière pour atteindre la mer. Les poissons catadromes, comme l'anguille d'Amérique, vivent dans les rivières jusqu'à ce qu'ils nagent vers l'océan pour se reproduire, et les jeunes anguilles (civelles) reviennent en eau douce après leur éclosion. Les barrages bloquent évidemment le passage de ces poissons. Certains barrages sont équipés d'échelles à poissons ou d'autres dispositifs pour les laisser passer indemnes. L'efficacité de ces structures est assez variable mais s'améliore.
• Changements dans le régime des inondations. Les barrages peuvent tamponner de gros volumes d'eau soudains après la fonte printanière des fortes pluies. Cela peut être une bonne chose pour les communautés en aval (voir Avantages ci-dessous), mais cela affame également la rivière d'un afflux périodique de sédiments et empêche les débits naturels élevés de contrer régulièrement le lit de la rivière, ce qui renouvelle l'habitat de la vie aquatique. Pour recréer ces processus écologiques, les autorités libèrent périodiquement de grands volumes d'eau le long du fleuve Colorado, avec des effets positifs sur la végétation indigène le long du fleuve.
• Modulation de la température et de l'oxygène. Selon la conception du barrage, l'eau rejetée en aval provient souvent des parties les plus profondes du réservoir. Cette eau a donc sensiblement la même température froide tout au long de l'année. Cela a des impacts négatifs sur la vie aquatique adaptés aux grandes variations saisonnières de la température de l'eau. De même, de faibles niveaux d'oxygène dans l'eau rejetée peuvent tuer la vie aquatique en aval, mais le problème peut être atténué en mélangeant l'air dans l'eau à la sortie. 
• Évaporation. Les réservoirs augmentent la surface d'une rivière, augmentant ainsi la quantité d'eau perdue par évaporation. Dans les régions chaudes et ensoleillées, les pertes sont stupéfiantes: plus d'eau est évacuée par l'évaporation du réservoir que celle utilisée pour la consommation domestique. Lorsque l'eau s'évapore, les sels dissous sont laissés derrière, augmentant les niveaux de salinité en aval et nuisant à la vie aquatique.
• Pollution au mercure. Le mercure se dépose sur la végétation sur de longues distances en aval des centrales électriques au charbon. Lorsque de nouveaux réservoirs sont créés, le mercure présent dans la végétation maintenant submergée est libéré et converti par les bactéries en méthylmercure. Ce méthylmercure devient de plus en plus concentré à mesure qu'il remonte la chaîne alimentaire (un processus appelé bioamplification). Les consommateurs de poissons prédateurs, y compris les humains, sont ensuite exposés à des concentrations dangereuses du composé toxique.
• Émissions de méthane. Les réservoirs deviennent souvent saturés de nutriments provenant de la végétation en décomposition ou des champs agricoles à proximité. Ces nutriments sont consommés par les algues et les micro-organismes qui, à leur tour, libèrent de grandes quantités de méthane, un puissant gaz à effet de serre. Ce problème n'a pas encore été suffisamment étudié pour comprendre sa véritable ampleur.

Avantages

• Contrôle des flux. Les niveaux des réservoirs peuvent être abaissés en prévision de fortes pluies ou de la fonte des neiges, tamponnant les communautés en aval des niveaux dangereux des rivières.
• des loisirs. Les grands réservoirs sont souvent utilisés pour des activités récréatives comme la pêche et la navigation de plaisance.
• Alternative aux combustibles fossiles. La production d'hydroélectricité libère une quantité nette de gaz à effet de serre inférieure à celle des combustibles fossiles. Dans le cadre d'un portefeuille de sources d'énergie, l'hydroélectricité permet une plus grande dépendance à l'énergie domestique, par opposition aux combustibles fossiles extraits à l'étranger, dans des endroits avec des réglementations environnementales moins strictes.

Quelques solutions

Étant donné que les avantages économiques des barrages plus anciens diminuent alors que les coûts environnementaux augmentent, nous avons constaté une augmentation du déclassement et de l'enlèvement des barrages. Ces suppressions de barrages sont spectaculaires, mais surtout, elles permettent aux scientifiques d'observer comment les processus naturels sont restaurés le long des rivières. 

Une grande partie des problèmes environnementaux décrits ici sont associés à des projets hydroélectriques à grande échelle. Il existe une multitude de projets à très petite échelle (souvent appelés «micro-hydro») où de petites turbines judicieusement placées utilisent des flux à faible volume pour produire de l'électricité pour une maison individuelle ou un quartier. Ces projets ont peu d'impact sur l'environnement s'ils sont bien conçus.

Sources et lectures complémentaires

• Filho, Geraldo Lucio Tiago, Ivan Felipe Silva dos Santos et Regina Mambeli Barros. "Estimation des coûts des petites centrales hydroélectriques basée sur le facteur d'aspect." Examens énergétiques renouvelables et durables 77 (2017): 229-38. Impression.
• Forsund, Finn R. «Hydropower Economics». Springer, 2007. 
• Hancock, Kathleen J et Benjamin K Sovacool. "Économie politique internationale et énergies renouvelables: énergie hydroélectrique et malédiction des ressources." Revue des études internationales 20.4 (2018): 615-32. Impression.
• Johansson, Per-Olov et Bengt Kriström. "Coûts économiques et sociaux de l'énergie hydroélectrique." Umeå, Suède: Département d'économie, Université d'Umeå, 2018. Imprimer.
• ---, eds. "Analyse coûts-avantages moderne des conflits liés à l'hydroélectricité." Cheltenham, Royaume-Uni: Edward Elgar, 2011. 
• ---, eds. "Les aspects économiques de l'évaluation des projets hydrauliques: l'hydroélectricité par rapport à d'autres utilisations." Springer, 2012.