Tous les barrages ne sont pas destinés à produire de l'électricité; certains servent à alimenter l'agriculture ou à réguler le débit des fleuves. Les barrages qui produisent de l'électricité représentent en France entre 11 et 12% de l'électricité produite, loin derrière le nucléaire mais devant l'éolien et le solaire.
L'énergie hydraulique fournit également un sixième de l'électricité mondiale, ce qui fait d'elle la première source d'énergie décarbonée au monde. C'est une énergie qui, en effet, n'émet pas de CO2 (même si on produit du carbone lors de la construction de l'édifice) et surtout, c'est un moyen de stocker l'électricité (on stocke l'eau car on ne sait pas stocker l'électricité à grande échelle dans des conditions économiques). On parle dans ce cas de centrale pilotable, car on peut choisir le moment où l'on produit l'électricité.
Il existe trois principaux types de barrages: des barrages au fil de l'eau, qui turbinent en continu sur un fleuve; des barrages de lacs qui disposent d'une retenue d'eau importante et permettent donc de faire du stockage inter-saisonnier; et des stations de pompage qui se composent de deux barrages, l'un en amont et l'autre en aval d'une conduite forcée. On pompe l'eau pour la remonter de l'aval vers l'amont aux heures creuses et on produit de l'électricité aux heures de pointe en turbinant l'eau du barrage amont. Cela permet d'optimiser le moment où l'on veut produire l'électricité. Rappelons que la puissance électrique d'un barrage est proportionnelle à la hauteur de chute et au débit turbiné.
Il y a encore un fort potentiel de production hydroélectrique dans le monde mais ce potentiel reste limité en France. Il est difficile de construire de nouveaux barrages pour des raisons environnementales (préservation de la biodiversité) mais on peut espérer accroître le potentiel des barrages existants grâce à de nouveaux investissements.
Le débit des grands fleuves réduit de 20%
Le réchauffement climatique risque en tout cas de compromettre le recours à l'hydroélectricité du fait du manque d'eau dans les fleuves, mais aussi en raison du moindre enneigement en montagne car la fonte des neiges alimente fortement le débit des cours d'eau.
On estime que ce réchauffement pourrait réduire de l'ordre de 20% le débit des grands fleuves dans les décennies futures; les impacts seront toutefois différents d'une région à l'autre. Si l'on prend l'exemple du Rhône notamment, on considère que son débit (donc celui des autres fleuves probablement) a été réduit de 6% à 7% en cinquante ans, et plus le fleuve se rapproche de son embouchure, plus le débit diminue.
Selon Réseau de transport d'électricité (RTE), la production hydroélectrique était en baisse de 35% en juillet 2022 par rapport à juillet 2021.
De plus, la compétition entre les usages énergétiques et les usages agricoles risque de s'intensifier si l'eau est plus rare. L'eau des fleuves sert aussi à refroidir les centrales nucléaires, ce qui explique que les nouvelles centrales seront plutôt construites en bord de mer. Les barrages doivent parfois procéder à des lâchers d'eau pour permettre l'irrigation, notamment en été. Mais l'eau déversée n'est plus disponible alors en hiver, ce qui réduit la production d'électricité.
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