Voir la source de Énergie hydroélectrique

{{confusion|Énergie hydraulique}}
{{redirect confusion| Hydroélectricité| Hygroélectricité}}
{{multiple image
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| total_width = 350
| image1 = Gordon Dam.jpg
| alt1   = Barrage installé dans une vallée
| image2 = Aerial View - Wasserkraftwerk Rheinfelden2.jpg
| alt2   = Centrale traversante un fleuve.
| image3 = Central hidroeléctrica de Walchensee, Kochel, Baviera, Alemania, 2014-03-22, DD 04.JPG
| alt3   = Machinerie servant à produire de l'électricité.
| image4 = Turbine Pelton - valais.jpg
| alt4   = Une turbine installée sur un pied en béton.
| footer = De gauche à droite, en haut puis en bas : le [[barrage du Gordon|barrage-voûte du Gordon]] en [[Australie]], la [[Hydroélectricité au fil de l'eau|centrale au fil de l'eau]] de [[Rheinfelden (Argovie)|Rheinfelden]] en [[Suisse]], la salle des turbines de la [[centrale hydroélectrique de Walchensee]] en [[Allemagne]] et une [[turbine Pelton]].
}}

L''''énergie hydroélectrique''', ou '''hydroélectricité''', est une [[énergie électrique]] [[énergie renouvelable|renouvelable]] qui est issue de la conversion de l'[[énergie hydraulique]] en [[électricité]]. L'[[énergie cinétique]] du courant d'eau, naturel ou généré par la différence de niveau, est transformée en [[énergie mécanique]] par une [[turbine hydraulique]], puis en énergie électrique par une [[Générateur électrique#Alternateur|génératrice électrique synchrone]].

En 2022, la puissance installée des centrales hydroélectriques atteint {{unité|1397 GW}}, produisant environ {{unité|4408 TWh}}, soit 51 % de la production mondiale d'électricité renouvelable et 14,9 % de la [[Production d'électricité#Aperçu général|production mondiale d’électricité]].

Les atouts de l'hydroélectricité sont son caractère renouvelable, son faible [[coût d'exploitation]] et ses faibles émissions de [[gaz à effet de serre]] ; la capacité de stockage de ses réservoirs contribue à la compensation des variations de la demande ainsi que de celles des [[Source d'énergie intermittente|sources d'énergies intermittentes]] ([[énergie éolienne]], [[énergie solaire]]). Elle a toutefois des [[Impact environnemental des barrages|impacts sociaux et environnementaux]], particulièrement dans le cas des [[barrage]]s implantés dans les régions non montagneuses : déplacements de [[population]], éventuellement [[inondation]]s de [[Terre arable|terres arables]], [[fragmentation écopaysagère|fragmentation]] et modifications des [[écosystème]]s aquatique et terrestre, blocage des [[alluvion]]s{{etc.}}.

Les principaux producteurs d'hydroélectricité en 2022 sont la [[Chine]] (30,7 %), le [[Brésil]] (9,6 %), le [[Canada]] (8,9 %) et les [[États-Unis]] (5,9 %), dont les [[Liste des barrages hydroélectriques les plus puissants|centrales]] figurent parmi les plus puissantes. La part de l'hydroélectricité dans la production d'électricité atteint, en 2019, 93,4 % en Norvège, 63,5 % au Brésil et 58,8 % au Canada.

== Techniques ==
[[Fichier:Water turbine.svg|vignette|Vue en coupe d'une turbine hydraulique couplée à un générateur électrique.<br>A : Générateur avec 1 : Stator et 2 : Rotors réglables<br>B : Turbine : avec 3 : Vannes 4 : Pales turbine, 5 : Flux d'eau et 6 : Axe de rotation.]]

{{Article connexe|Turbo-alternateur|Turbine hydraulique}}
L'énergie électrique est produite par la transformation de l'[[énergie cinétique]] de l'eau en [[énergie électrique]] par l'intermédiaire d'une [[turbine hydraulique]] couplée à un [[générateur électrique]]. Pour les barrages par accumulation la quantité d'énergie disponible, sur une période donnée, dans la réserve d'eau d'un [[barrage]] dépend de son volume, des apports et pertes naturels sur la période et de la [[charge (hydraulique)|hauteur de chute]]. Pour les [[barrage au fil de l'eau|barrages au fil de l'eau]] la quantité d'énergie produite est directement liée au débit (m{{3}}/s, m{{3}}/h, m{{3}}/j, m{{3}}/an).

Il existe quatre grands types de turbines. Le choix du type de turbine le plus adapté est fait par le calcul de la vitesse spécifique notée « ns ».
* La [[turbine Pelton]], adaptée aux hautes chutes, avec une [[roue à augets]], inventée par [[Lester Allan Pelton]] en 1879. Elle est conçue pour les hauteurs de chute de plus de {{unité|200|mètres}} ;
* La [[turbine Francis]], plutôt montée pour des chutes moyennes, voire hautes, avec une [[roue à aubes]] simple ou double. Conçue par [[James B. Francis]] en 1868 ;
* La [[turbine Kaplan]], inventée en 1912, parfaitement adaptée aux basses chutes et forts débits, avec une roue de type [[hélice]], comme celle d'un bateau. [[Viktor Kaplan]] a mis au point une roue à hélice dont les pales peuvent s'orienter en fonction des débits utilisables ;
* La [[turbine Wells]], assez peu connue, utilise le mouvement de l'air provoqué par le mouvement des vagues à travers un tube vertical. Principe développé par Alan Wells.

== Histoire ==
{{Article détaillé|Histoire de la production hydroélectrique dans le monde}}
[[Fichier:Entrée exposition H.B. - Grenoble.jpg|vignette|left|Entrée monumentale de l'exposition de 1925.]]
Les êtres humains se servent de moulins à eau actionnés par des roues à aubes pour moudre le blé depuis plus de deux mille ans. Les [[industrie horlogère|industries horlogère]] et [[Industrie papetière|papetière]] des [[Alpes]] y ont beaucoup eu recours du fait de l'abondance des torrents descendant jusque dans les vallées. Au {{s-|XIX}}, les roues à aubes sont utilisées pour produire de l'électricité puis, sont remplacées par les turbines.

En [[1869]], l'ingénieur [[Aristide Bergès]] l'utilise sur une chute de deux cents mètres à [[La Combe-de-Lancey|Lancey]] pour faire tourner ses défibreurs, râpant le bois afin d'en faire de la pâte à papier. Il parle de « [[houille blanche]] » en [[1878]] à [[Grenoble]], puis à la foire de Lyon en [[1887]] et lors de l'[[Exposition universelle de 1889]].

Dès les [[années 1900]], les progrès technologiques de l'[[Hydroélectricité en Suisse|hydroélectricité suisse]] sont à l'origine d'intenses [[Histoire des bourses de valeurs#Années 1900 : l'hydroélectricité suisse dope les valeurs technologiques|spéculations boursières sur les sociétés hydroélectriques]], qui profitent aux implantations industrielles dans les [[Alpes]].

Dans les [[années 1920]], une [[Histoire des bourses de valeurs#La "Mégawatt Mania" boursière des années 1920|rapide expansion de l'électricité]] voit le jour en France, avec une [[Histoire des bourses de valeurs#La "Mégawatt Mania" boursière des années 1920|multiplication par huit de la production d'électricité hydraulique]] grâce aux premiers barrages.

En [[1925]], Grenoble organise l'[[Exposition internationale de la houille blanche]].
{{clr|left}}

== Centrales hydroélectriques ==
{{Article détaillé|Énergie hydraulique}}
[[Fichier:Hydroelectric_dam-letters.svg|vignette|Schéma en coupe d'un barrage hydroélectrique.<br>A : réservoir,<br>B : centrale électrique,<br>C : turbine,<br>D : générateur,<br>E : vanne,<br>F : conduite forcée,<br>G : lignes haute tension,<br>H : rivière]]
[[Fichier:2010 06 04Centrale hydroélectrique à Fessenheim.JPG|vignette|Salle des machines de la centrale hydroélectrique de [[Fessenheim]]. Les générateurs sont peints en bleu.]]

Il existe trois formes principales de production d'énergie hydroélectrique :
* les centrales dites gravitaires, ainsi nommées car les apports d'eau dans leur réservoir ou leur prise d'eau sont essentiellement issus de cours d'eau par gravitation, telles que les [[Hydroélectricité au fil de l'eau|centrales au fil de l'eau]] ou les centrales hydroélectriques de lac ;
* les stations de transfert d'énergie par pompage (S-T-E-P), aussi connues sous l'appellation « centrales hydrauliques à réserve pompée » ou « centrale de [[pompage-turbinage]] », dans lesquelles des turbines réversibles pompent l'eau d'un bassin inférieur vers un bassin supérieur. Elles comprennent aussi fréquemment une partie gravitaire. Le transfert est un transfert temporel (pompage durant le creux de la demande à partir d'électricité produite par des équipements de base et production d'électricité par turbinage durant la [[Heure de pointe|pointe]], en substitution ou en complément à celle, plus coûteuse, des équipements de pointe) ;
* les usines marémotrices, qui utilisent l'énergie du mouvement des mers, qu'il s'agisse du flux alterné des marées (marémotrice au sens strict), des [[courant marin|courants marins]] permanents ([[hydrolienne]]s au sens strict) ou du mouvement des [[vague]]s.

=== Centrales gravitaires ===
{{Article détaillé|Petite centrale hydroélectrique}}
Les centrales gravitaires sont celles mettant à profit l'[[Énergie potentielle gravitationnelle|énergie potentielle]] liée à la dénivellation entre le réservoir et la centrale. On peut classer les centrales selon trois types de fonctionnement, déterminant un service différent pour le système électrique. Ce classement se fait en fonction de la constante de vidage, qui correspond au temps théorique qui serait nécessaire pour vider la réserve en turbinant à la puissance maximale.

==== Classement par type de fonctionnement ====
On distingue ainsi :
* les [[centrale au fil de l'eau|centrales au fil de l'eau]], dont la constante de vidage est généralement inférieure à deux heures ;
* les centrales « éclusées », dont la constante de vidage est comprise entre deux et deux cents heures ;
* les « lacs » (ou « [[Lac de barrage|réservoirs]] »), dont la constante de vidage est supérieure à deux cents heures.

Les centrales au fil de l'eau, principalement installées dans des zones de plaines, présentent pour ces raisons des retenues de faible hauteur. Elles utilisent le débit du [[fleuve]] tel qu'il se présente, sans capacité significative de modulation par stockage. Elles fournissent une énergie en base<ref group=n>Par énergie en base on entend une production très faiblement modulée en puissance.</ref> très peu coûteuse. Elles sont typiques des aménagements réalisés sur les fleuves importants tel que le [[Rhône]] et le [[Rhin]].

Les centrales « éclusées » présentent des lacs plus importants, leur permettant une modulation dans la journée voire la semaine. Leur gestion permet de suivre la variation de la consommation sur ces horizons de temps (pics de consommation du matin et du soir, différence entre jours ouvrés et weekend{{etc.}}). Elles sont typiques des aménagements réalisés en moyenne montagne.

Les « centrales-lacs » correspondent aux ouvrages présentant les réservoirs les plus importants. Ceux-ci permettent un stockage saisonnier de l'eau, et une modulation de la production pour passer les pics de charge de consommation électrique : l'été pour les pays où la pointe de consommation est déterminée par la climatisation, l'hiver pour ceux où elle est déterminée par le chauffage. Ces centrales sont typiques des aménagements réalisés en moyenne et haute montagne.

Les deux derniers types de lacs permettent par rétention de l'eau un certain [[stockage d'énergie]] ([[Énergie potentielle de pesanteur|énergie potentielle de chute]]), permettant de lisser, au moins partiellement, la production d'électricité.

==== Classement par type de remplissage ====
Il est également possible de classer les centrales en fonction des caractéristiques de remplissage de leur réservoir qui conditionne l'usage électrique qui peut en être fait.

Par exemple, le remplissage de certains réservoirs peut statistiquement être obtenu de façon hebdomadaire, saisonnière, annuelle, voire pluriannuelle, dans le cas de très grandes étendues d'eau comme le [[réservoir de Caniapiscau]], créé dans le cadre du [[projet de la Baie-James]], au [[Québec]]<ref>{{Ref-SEBJ|année=1987a|passage=321}}</ref>. Il est évident que la vitesse de remplissage a un impact direct sur la flexibilité d'utilisation.

==== Classement par hauteur de chute ====
{{Article détaillé|Hauteur de chute}}
Enfin, on peut classer les ouvrages en fonction de leur hauteur de chute, c'est-à-dire de la différence d'altitude entre le miroir théorique du réservoir plein et la turbine. Cette hauteur de chute détermine les types de turbines utilisées.

On distingue ainsi :
* les hautes chutes (supérieures à {{unité|200|m}})
* les moyennes chutes (entre {{unité|50|et=200|m}})
* les basses chutes (inférieures à {{unité|50|m}})

Entre ces trois types de classement, il n'existe pas d'équivalence stricte mais une forte corrélation :
* Les [[Hydroélectricité au fil de l'eau|centrales au fil de l'eau]] ont en général un remplissage fréquent avec des apports réguliers, et de faible hauteur de chute ;
* les éclusées ont un remplissage quotidien ou hebdomadaire influencé par la saison (saison de crues) et des hauteurs de chute moyenne, plus rarement haute ;
* les lacs ont des remplissages en général saisonniers (fonte des neiges ou saison des pluies) et des hauteurs de chutes importantes.

==== Variabilité de la production ====
La production d'une centrale hydroélectrique est tributaire des apports des cours d'eau qui l'alimentent, fluctuant selon les saisons et d'une année à l'autre en fonction des précipitations. Ainsi, la production hydroélectrique du Brésil a reculé de 16 % entre 2011 et 2015 du fait d'une série d'années de sécheresse, malgré la mise en service de plusieurs nouveaux barrages<ref>{{en}} [https://www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/energy-statistics-data-browser?country=BRAZIL&energy=Electricity&year=2015 Energy Statistics Data Browser : Brazil Electricity 2015], [[Agence internationale de l'énergie]], octobre 2021.</ref>. En Espagne, des variations encore plus extrêmes sont observées : +56,1 % en 2010, -27,7 % en 2011, -26,6 % en 2012, +69,9 % en 2013 ; -47,1 % en 2017, +74,7 % en 2018, -27 % en 2019 et +26 % en 2020<ref>{{en}} [https://www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/energy-statistics-data-browser?country=SPAIN&energy=Electricity&year=2020 Energy Statistics Data Browser : Spain Electricity 2020], [[Agence internationale de l'énergie]], octobre 2021.</ref>.

Les réservoirs des centrales de lac constituent un moyen de stockage qui peut contribuer à la compensation du caractère saisonnier des précipitations ainsi que de la demande. Ils n'ont que rarement un volume suffisant pour compenser les variations interannuelles.

=== Stations de transfert d'énergie par pompage ===
[[Fichier:Grande-dixence.jpg|vignette|Mesurant {{unité|285|mètres}} de haut, la [[Grande Dixence]] est le plus haut barrage poids du monde ([[Canton du Valais|Valais]], [[Suisse]]).]]
{{Article détaillé|Pompage-turbinage}}
Les stations de transfert d'énergie par pompage (STEP), en plus de leur production d'énergie à partir de l'écoulement naturel, comportent un mode pompage permettant de stocker l'énergie produite par d'autres types de centrales lorsque la consommation est inférieure à la production, par exemple la nuit, pour la redistribuer, en mode turbinage, lors des pics de consommation.

Ces centrales possèdent deux bassins, un bassin supérieur et un bassin inférieur entre lesquels est placée une [[pompage-turbinage|machine hydroélectrique réversible]] : la partie hydraulique peut fonctionner aussi bien en [[pompe]], qu'en [[turbine]] et la partie électrique aussi bien en [[moteur]] qu'en [[alternateur]] ([[machine synchrone]]). En mode accumulation la machine utilise la puissance disponible sur le réseau pour remonter l'eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur et en mode production la machine convertit l'[[énergie potentielle gravitationnelle]] de l'eau en électricité.

Le rendement (rapport entre électricité consommée et électricité produite) est de l'ordre de 82 %.

Ce type de centrale présente un intérêt économique lorsque les [[Coût marginal|coûts marginaux]] de production varient significativement sur une période de temps donnée (le jour, la semaine, la saison, l'année{{etc.}}). Elles permettent en effet de stocker de l'énergie gravitaire, dans les périodes où ces coûts sont bas, pour en disposer dans les périodes où ils sont élevés.

C'est par exemple le cas s'il existe des variations récurrentes importantes de la demande (entre été et hiver, jour ou nuit{{etc.}}), des productions « fatales » en quantité importante, qui seraient sinon perdues ([[énergie éolienne]]) ou des productions d'énergie en base faiblement modulables (charbon, hydraulique de fil de l'eau).

=== Centrales maritimes ===
==== Marémotrices ====
{{Article détaillé|Énergie marémotrice}}
[[Fichier:Rance tidal power plant.JPG|thumb|[[Usine marémotrice de la Rance]] en [[Bretagne]] ([[France]]).]]
Une usine marémotrice est une centrale hydroélectrique qui utilise l'énergie des [[marée]]s pour produire de l'électricité. L'[[usine marémotrice de la Rance]] mise en service en 1966, pour pallier la faible production d'électricité en Bretagne, en est un exemple.

==== Énergie des vagues ====
{{Article détaillé|Énergie des vagues}}
{{référence souhaitée|Le [[Japon]] s’est intéressé le premier aux ressources de la [[houle]] à partir de 1945, suivi par la [[Norvège]] et le [[Royaume-Uni]]}}.

Au début du mois d’{{date-|août 1995}}, l’Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY), la première centrale électrique utilisant l’énergie des vagues, est installée au nord de l’[[Écosse]]. Le principe est le suivant : les vagues pénètrent dans une sorte de caisson immergé, ouvert à la base, poussent de l’air dans les turbines qui actionnent les alternateurs générant l'électricité. Cette dernière est ensuite transmise par [[câble sous-marin]] à la côte, distante d’environ {{unité|300|mètres}}. La centrale avait une puissance de {{unité|2|MW}}, malheureusement, cet ouvrage, endommagé par les vagues, a été anéanti par la queue de l'[[ouragan Felix]] en 2007. Ses créateurs ne se découragent pas, et une nouvelle machine, moins chère et plus performante, est {{quand|actuellement mise au point}}. Elle doit permettre de fournir de l'électricité aux petites îles qui en manquent et, d'alimenter une usine de [[dessalement de l'eau de mer]].

==== Hydroliennes ====
{{Article détaillé|Hydrolienne}}
Un projet de la société britannique {{lien|langue=en|Marine Current Turbines}} a prévu de mettre en œuvre des [[hydrolienne]]s qui utilisent les courants marins de manière similaire à une [[Hélice marine|hélice de bateau]] pour produire de l'électricité.

=== Solaire flottant ===
L'installation de centrales solaires photovoltaïques flottantes sur les plans d'eau des barrages hydroélectriques se développe rapidement : leur puissance installée est passée de {{unité|70 MWc}} en 2015 à {{unité|1300 MWc}} en 2020. Leur potentiel mondial est estimé entre {{unité|3 et 7,6 TWc}} sur les {{unité|400000 km2}} des réservoirs artificiels. Les panneaux solaires flottants réduisent l'évaporation de l'eau des réservoirs ; des réductions allant jusqu'à 60 % ont été observées ; le productible des barrages est donc significativement amélioré. Les centrales solaires flottantes bénéficient des connexions au réseau déjà installées pour la centrale hydroélectrique et cette dernière peut compenser l'intermittence de la production solaire, la nuit ou par temps couvert. La région Asie-Pacifique compte {{unité|1342 MWc}} en fonctionnement ou en construction fin 2022, suivie par l'Afrique ({{unité|600 MWc}}), l'Amérique latine ({{unité|382 MWc}}) et l'Europe ({{unité|26 MWc}})<ref name="o-24" group="o">{{p.|24}}</ref>. Le Brésil a {{unité|350 MWc}} de centrales solaires flottantes en fonctionnement, l'Ouganda {{unité|600 MWc}}, l'Inde {{unité|600 MWc}} ; {{unité|145 MWc}} sont en construction en Indonésie ; le Laos a {{unité|240 MWc}} en projet et le Pakistan {{unité|150 MWc}}<ref name="o-25" group="o">{{p.|25}}</ref>.

== Utilisation dans le monde ==
[[Fichier:Dreischluchtendamm hauptwall 2006.jpg|vignette|Le [[barrage des Trois-Gorges]], dans la province du [[Hubei]] en [[République populaire de Chine|Chine]], est le plus grand [[barrage]] ainsi que la plus puissante [[centrale électrique]] au monde<ref>{{en}} [http://www.industcards.com/top-100-pt-1.htm The Top 100 - Part I The World's Largest Power Plants], sur le site industcards.com</ref>.]]
[[Fichier:NagarjunaSagarDam.JPG|thumb|Barrage [[Nâgârjuna Sâgar]] et son usine hydroélectrique de {{unité|810|MW}} sur le fleuve [[Krishna (fleuve)|Krishna]].]]
L'eau qui est la source de l’énergie hydroélectrique est stockable : la production d’électricité peut donc être stockée pendant les [[heures creuses]] pour être utilisée [[Heure de pointe|en pointe]], c’est-à-dire quand la demande est la plus forte sur le réseau public de distribution électrique ; elle peut aussi être stockée pendant les week-ends pour être turbinée en semaine, ou encore stockée au printemps pendant la fonte des neiges pour être turbinée en hiver. La production d'hydroélectricité est limitée par le débit et les réserves d'eau disponibles ; ces réserves dépendent du [[climat]], des pompages réalisés en amont des retenues (par exemple pour l'[[irrigation]]) et de la taille des retenues d’eau (barrages).

La part de l'hydroélectricité dans la production électrique mondiale en 2022 est estimée par l'[[Energy Institute]] à 14,9 % et sa part dans la production d'électricité renouvelable à 51 %. Sa production a augmenté de 0,7 % en 2022, et de 13,2 % depuis 2012<ref>{{Ouvrage |langue=en |titre=2023 Statistical Review of World Energy |éditeur=[[Energy Institute]] |date=26 juin 2023 |url=https://www.energyinst.org/__data/assets/pdf_file/0004/1055542/EI_Stat_Review_PDF_single-2.pdf |format=pdf |passage=44, 53}}.</ref>.

La puissance hydroélectrique installée dans le monde atteignait {{unité|1397 GW}} fin 2022, en progression de 2,7 %, et la production hydroélectrique était estimée à {{unité|4408 TWh}}, en hausse de 3,7 % par rapport à 2021. Les ajouts de nouvelles capacités ont atteint {{unité|34 GW}} en 2022, contre {{unité|26 GW}} en 2021<ref name="o-4" group="o">{{p.|4}}</ref>. 2022 est la première année depuis 2016 où les additions dépassent {{unité|34 GW}}. 70 % de ces ajouts ont été réalisés en Chine : {{unité|24 GW}} ; les autres pays ayant installé de nouvelles capacités sont le Laos (plus d'{{unité|1 GW}}), le Pakistan ({{unité|720 MW}}), l'Inde ({{unité|180 MW}})<ref name="o-5" group="o>{{p.|5}}</ref>, le Canada (plus d'{{unité|1 GW}}), la Colombie ({{unité|618 MW}}), le Chili ({{unité|477 MW}}), l'Afrique (près de {{unité|2 GW}}), l'Europe (près de {{unité|3 GW}})<ref name="o-6" group="o>{{p.|6}}</ref>. La Chine domine largement le classement des pays par puissance installée avec {{unité|415 GW}}, soit 29,7 % du total mondial, suivie par le Brésil ({{unité|110 GW}}, 7,9 %), les États-Unis ({{unité|102 GW}}, 7,3 %) et le Canada ({{unité|83 GW}}, 5,9 %)<ref name="o-31" group="o">{{p.|31}}</ref>. Les centrales de [[pompage-turbinage]] totalisent {{unité|175 GW}} de puissance installée, en progression de 6 %, et les nouvelles installations en 2022 ont atteint {{unité|10,5 GW}} ({{unité|4,7 GW}} en 2021)<ref name="o-4" group="o"/>, dont {{unité|8 GW}} en Chine<ref name="o-5" group="o/>.

Les projets en cours sont estimés à {{unité|598 GW}}, dont {{unité|131 GW}} en construction, {{unité|163 GW}} déjà approuvés par les autorités de régulation, {{unité|197 GW}} en attente d'autorisation et {{unité|107 GW}} annoncés<ref name="o-17" group="o">{{p.|17}}</ref>. La région Asie de l'est-Pacifique est largement en tête avec {{unité|200 GW}} de projets, dont {{unité|68 GW}} de pompage-turbinage en Chine ; cette région qui a le plus de projets en construction, dont la grande majorité en Chine. L'Afrique a {{unité|120 GW}} de projets, dont {{unité|84 GW}} sont déjà approuvés, mais peu sont en construction. L'Europe a peu de projets, et plus de 90 % sont du pompage-turbinage<ref name="o-18" group="o">{{p.|18}}</ref>. L'Amérique du nord et centrale a la plus forte proportion de projets en attente d'autorisation et plus de 90 % sont des projets de pompage-turbinage. L'Asie du sud et centrale est au deuxième rang avec un grand nombre de projets, surtout en Inde, au Pakistan, au Népal et au Bhoutan<ref name="o-19" group="o">{{p.|19}}</ref>. Le potentiel restant à équiper est évalué à {{unité|1923 GW}}, dont {{unité|636 GW}} en Asie de l'est et Pacifique, {{unité|593 GW}} en Afrique, {{unité|443 GW}} en Asie du sud et centrale, {{unité|436 GW}} en Amérique du nord et centrale, {{unité|321 GW}} en Amérique du sud et {{unité|148 GW}} en Europe<ref name="o-12" group="o">{{p.|12}}</ref>.

En 2019, les ajouts de nouvelles capacités ont atteint {{unité|15,6 GW}}, contre {{unité|21.8|GW}} en 2018. Les pays ayant installé les plus importantes capacités sont le Brésil : {{unité|4.92|GW}}, la Chine : {{unité|4.17|GW}} et le Laos : {{unité|1.89|GW}}<ref>{{en}} {{pdf}} [https://www.hydropower.org/sites/default/files/publications-docs/2020_hydropower_status_report.pdf 2020 Hydropower Status Report], Association internationale de l'hydroélectricité (IHA), {{date-|juin 2020}}.</ref>.

Selon ''[[The World Factbook]]'', l'hydraulique représentait 18,7 % de la puissance électrique mondiale en 2012<ref>{{en}} [https://www.cia.gov/library/publications/resources/the-world-factbook/geos/xx.html World - Electricity - installed generating capacity] - ''[[The World Factbook]]'', [[Central Intelligence Agency|CIA]] (voir archive)</ref> et 10,7 % en Europe en 2011<ref>{{en}} [https://www.cia.gov/library/publications/resources/the-world-factbook/geos/ee.html European Union - Electricity - installed generating capacity] - ''[[The World Factbook]]'', [[Central Intelligence Agency|CIA]] (voir archive)</ref>.

La part de l'énergie hydroélectrique dans la production est moindre que sa part dans la puissance installée : 15,7 % de la production électrique mondiale en 2019 (contre 20,9 % en 1973)<ref name="AIEKWES">{{en}} [[Agence internationale de l'énergie]] (AIE - en anglais : ''International Energy Agency - IEA''), [https://iea.blob.core.windows.net/assets/52f66a88-0b63-4ad2-94a5-29d36e864b82/KeyWorldEnergyStatistics2021.pdf ''Key World Energy Statistics 2021''] ({{pp.|21 et 30}}), septembre 2021, {{pdf}}.</ref>, mais elle joue un rôle particulièrement important pour assurer l’équilibre instantané entre la production et la consommation d’électricité ; en effet, l'énergie hydroélectrique est, grâce à sa souplesse (mobilisable en quelques minutes), une variable d'ajustement indispensable car l'énergie électrique se stocke très difficilement en quantité importante.

{| class="wikitable"
|+ Puissance installée et production d'hydroélectricité en 2022
|- align="center" bgcolor="#40e0d0"
| '''Région'''
| '''Puissance totale<br>fin 2022 ([[Gigawatt|GW]])'''
| '''dont<br>[[pompage-turbinage]]<br>GW'''
| '''Ajouts 2022<ref name="o-30" group="o">{{p.|30}}</ref>{{,}}<ref name="o-29" group="o">{{p.|29}}</ref><br>GW'''
| '''Production<br>2022 ([[Térawattheure|TWh]])'''
| '''Part<br>Monde<br>2022'''
| '''Part<br>élec.pays<br>2022'''<ref>{{en}} [https://www.energyinst.org/__data/assets/pdf_file/0004/1055542/EI_Stat_Review_PDF_single-2.pdf 2023 Statistical Review of World Energy] {{pdf}}, [[Energy Institute]], 26 juin 2023, pages 44 et 53.</ref>
|- align="right"
|align="left"| Afrique || 40,34 || 3,38 || 1,86 || 150 || 3,4 % || 17,6 %
|- align="right"
|align="left"| Asie méridionale et centrale || 164,25 || 7,71 || 1,94 || 539 || 12,2 % || 
|- align="right"
|align="left"| Asie orientale et Pacifique || 548,38 || 84,32 || 24,94 || {{formatnum:1714}} || 38,9 % || 13,1 %<ref group=n>Total Asie-Pacifique.</ref>
|- align="right"
|align="left"| Europe || 258,32 || 56,47 || 2,71 || 569 || 12,9 % || 14,5 %
|- align="right"
|align="left"| Amérique du Nord et centrale || 206,17 || 22,18 || 1,14 || 723 || 16,4 % || 12,5 %<ref group=n>Amérique du nord.</ref>
|- align="right"
|align="left"| Amérique du Sud || 179,93 || 0,99 || 1,52 || 712 || 16,2 % || 52,9 %<ref group=n>Amérique du sud et centrale.</ref>
|- align="right"
|align="left"| '''Monde''' || '''{{formatnum:1397.41}}''' || '''175,06''' || '''34''' || '''{{formatnum:4408}}''' || 100 % || 14,9 %
|-
| colspan="7" |'''Principaux pays producteurs'''
|- align="right"
|align="left"| {{CHN-d}} [[Hydroélectricité en Chine|Chine]] || 414,81 || 44,74 || 23,81 || {{formatnum:1354}} || 30,7 % || 14,7 %
|- align="right"
|align="left"| {{BRA-d}} [[Hydroélectricité au Brésil|Brésil]] || 109,78 || 0,02 || 0,33 || 423 || 9,6 % || 63,1 %
|- align="right"
|align="left"| {{CAN-d}} [[Hydroélectricité au Canada|Canada]] || 83,31 || 0,18 || 1,01 || 392 || 8,9 % || 60,4 %
|- align="right"
|align="left"| {{USA-d}} [[Hydroélectricité aux États-Unis|États-Unis]] || 102,01 || 22,01 || 0,10 || 262 || 5,9 % || 5,7 %
|- align="right"
|align="left"| {{RUS-d}} [[Hydroélectricité en Russie|Russie]] || 55,82 || 1,38 || 0,14 || 219 || 5,0 % || 16,9 %
|- align="right"
|align="left"| {{IND-d}} [[Hydroélectricité en Inde|Inde]] || 51,79 || 4,75 || 0,43 || 175 || 4,0 % || 9,4 %
|- align="right"
|align="left"| {{NOR-d}} [[Hydroélectricité en Norvège|Norvège]] || 33,81 || 1,44 || 0,16 || 129 || 2,9 % || 87,9 %
|- align="right"
|align="left"| {{JAP-d}} [[Hydroélectricité au Japon|Japon]] || 49,64 || 27,47 || - || 99 || 2,2 % || 7,2 %
|- align="right"
|align="left"| {{SUE-d}} [[Hydroélectricité en Suède|Suède]] || 16,39 || 0,09 || - || 70 || 1,6 % || 40,5 %
|- align="right"
|align="left"| {{VEN-d}} [[Énergie au Venezuela|Venezuela]] || 16,83 || - || - || 68 || 1,5 % || 82 %
|- align="right"
|align="left"| {{TUR-d}} [[Hydroélectricité en Turquie|Turquie]] || 32,13 || - || 0,56 || 66 || 1,5 % || 20,6 %
|- align="right"
|align="left"| {{COL-d}} [[Énergie en Colombie|Colombie]] || 12,56 || - || 0,62 || 64 || 1,5 % || 71,5 %
|- align="right"
|align="left"| {{VIE-d}} [[Hydroélectricité au Viêt Nam|Viêt Nam]]|| 17,37 || - || 0,03 || 53 || 1,2 % || 36,9 %
|- align="right"
|align="left"| {{FRA-d}} [[Hydroélectricité en France|France]] || 25,67 || 5,05 || - || 50 || 1,1 % || 9,5 %
|- align="right"
|align="left"| {{Drapeau|Paraguay}} [[Énergie au Paraguay|Paraguay]] || 8,81 || - || - || 41 || 0,9 % || nd
|- align="right"
|align="left"| {{Drapeau|Laos}} [[Énergie au Laos|Laos]] || 9,21 || - || 1,10 || 38 || 0,9 % || 71,3 %<ref group=n>en 2020 selon l'AIE.</ref>
|- align="right"
|align="left"| {{AUT-d}} [[Énergie en Autriche|Autriche]] || 14,84 || 5,60 || 0,09 || 36 || 0,8 % || 52,6 %
|- align="right"
|align="left"| {{PAK-d}} [[Énergie au Pakistan|Pakistan]] || 10,65 || - || 0,72 || 36 || 0,8 % || 24,7 %
|- align="right"
|align="left"| {{MEX-d}} [[Énergie au Mexique|Mexique]] || 12,61 || - || - || 35 || 0,8 % || 10,5 %
|- align="right"
|align="left"| {{SUI-d}} [[Hydroélectricité en Suisse|Suisse]] || 17,76 || 4,42 || 0,90 || 34 || 0,8 % || 52,8 %
|- align="right"
|align="left"| {{ITA-d}} [[Hydroélectricité en Italie|Italie]] || 22,63 || 7,89 || 0,004 || 30 || 0,7 % || 9,8 %
|- align="right"
|align="left"| {{PER-d}} [[Énergie au Pérou|Pérou]] || 5,51 || - || - || 30 || 0,7 % || 50,3 %
|- align="right"
|align="left"| {{ESP-d}} [[Hydroélectricité en Espagne|Espagne]] || 20,42 || 6,16 || - || 19 || 0,4 % || 6,2 %
|-
| colspan="7" |Source des données : International Hydropower Association<ref name="o-69" group="o">{{pp.|69-70}}</ref>.
|}

La puissance installée des centrales de [[pompage-turbinage]] atteint {{unité|175,06 GW}}, dont {{unité|44,74 GW}} en Chine (25,6 %), {{unité|27,47 GW}} au Japon (15,7 %) et {{unité|22,01 GW}} aux États-Unis (12,6 %) ; ces trois pays rassemblent 53,9 % du total mondial. La part de l'Europe ({{unité|56,47 GW}}) est de 32,3 %<ref name="o-69" group="o"/>.

Les plus gros producteurs d'hydroélectricité étaient en 2019 la Chine (30,1 %), le Brésil (9,2 %), le Canada (8,8 %) et les États-Unis (7,2 %). Mais la place de cette énergie renouvelable dans la production nationale d'électricité est très variable et cinq pays se démarquent avec des parts de 93,4 % en Norvège, 63,5 % au Brésil, 58,8 % au Canada, 29,2 % en Turquie et 27,8 % au Vietnam<ref name="AIEKWES"/>.

== Coût de l'hydroélectricité ==
Malgré des coûts de mise en œuvre généralement élevés, les coûts de maintenance sont raisonnables, les installations sont prévues pour durer longtemps, il n'y a pas de coût de combustible et l'énergie de l'eau est [[énergie renouvelable|renouvelable]] si elle est bien gérée. Le coût du kWh varie dans des proportions considérables selon les caractéristiques de l'aménagement réalisé ; celui des barrages géants sur les grands fleuves peut être extrêmement bas, attirant les industries électro-intensives telles que l'aluminium ; mais des centrales à coûts élevés peuvent être très rentables du fait de leur souplesse de fonctionnement et de leur capacité de régularisation de la production globale.

== Environnement ==
{{Article connexe|Impact environnemental des barrages}}
L'hydroélectricité est considérée comme une énergie renouvelable, à la différence du [[pétrole]] ou du [[gaz naturel]].

Certaines recherches émettent des doutes sur le bilan en gaz à effet de serre des systèmes hydroélectriques. L'activité bactériologique dans l'eau des barrages, surtout en régions tropicales, relâcherait d'importantes quantités de [[méthane]] (gaz ayant un [[effet de serre]] {{nombre|20|fois}} plus puissant que le {{fchim|CO|2}}). Dans les projets de barrages, la production d'hydroélectricité est fréquemment complémentaire, d'autres finalités telles que la maîtrise des crues et de leurs conséquences, l'amélioration de la navigabilité d'un cours d'eau, l'alimentation en eau de canaux, la constitution de stocks d'eau pour l'irrigation, le tourisme…

Depuis la création du [[Barrage des Trois-Gorges|barrage des Trois Gorges]] sur le fleuve [[Yangzi Jiang|Yangzi]] en Chine en 2014, ce pays est leader en matière de production d'hydroélectricité, en Asie, mais aussi en Afrique<ref>{{Article|langue=fr|titre=La Chine poursuit son épopée hydroélectrique en Côte d’Ivoire|périodique=[[La Tribune (France)|La Tribune]] | date=23 août 2017 | prénom=Amine | nom=Ater |lire en ligne=https://afrique.latribune.fr/entreprises/industrie/energie-environnement/2017-08-23/la-chine-poursuit-son-epopee-hydroelectrique-en-cote-d-ivoire-747669.html|consulté le=2018-07-26}}</ref> et en Amérique du Sud<ref>{{Article|langue=fr|titre=Le meurtre d’une écologiste au Honduras suscite l’indignation internationale|périodique=[[Le Monde]] | date=10 mars 2016 | prénom=Frédéric | nom=Saliba |lire en ligne=https://www.lemonde.fr/planete/article/2016/03/10/le-meurtre-d-une-ecologiste-au-honduras-suscite-l-indignation-internationale_4880808_3244.html|consulté le=2018-07-26}}</ref>. Les enjeux économiques de telles constructions, ainsi que la lutte contre le réchauffement climatique, se trouvent l’emporter sur les autres enjeux écologiques.

=== Impacts environnementaux et humains ===
Les [[Impact environnemental des barrages|impacts environnementaux]] varient avec le type et la taille de la structure mise en place : ils sont faibles s'il s'agit d’exploiter les chutes d’eau naturelles, les courants marins, les vagues, mais ils deviennent très importants s'il s’agit de créer des barrages et des retenues d'eau artificielles. Dans ce dernier cas, on critique généralement la disparition de terres agricoles et de villages (entraînant des déplacements de population) ainsi que la perturbation du déplacement de la faune (pas seulement aquatique) et, globalement, de tout l'écosystème environnant.

Quelques exemples notables d'impact environnemental majeur sont :
* la destruction de la [[Cascade des Sept Chutes]], à la frontière entre le [[Brésil]] et le [[Paraguay]], en 1982 par le [[barrage d'Itaipu]]. Aujourd'hui deuxième, il s'agissait du plus grand barrage au monde lors de son entrée en service. Deux semaines ont suffi pour que les retenues d'eau artificielles du barrage submergent la région des chutes. Le [[Gouvernement fédéral du Brésil]] a ensuite fait dynamiter les monts qui restaient hors de l'eau, détruisant ainsi l'une des principales [[Sept nouvelles merveilles de la nature|merveille naturelles du monde]] ;
* le déplacement de populations pour construire le plus grand barrage de Chine aux [[Trois Gorges]] constitue un cas de migrations forcées de grande ampleur<ref>{{Article|langue=fr|prénom1=Florence|nom1=Padovani|titre=Migrations forcées et grands travaux hydrauliques en Chine : le cas du barrage des Trois Gorges |périodique=Géocarrefour|volume=79|numéro=2|date=2004-01-01|issn=1627-4873|issn2=1960-601X|doi=10.4000/geocarrefour.504|lire en ligne=https://journals.openedition.org/geocarrefour/504|consulté le=2018-07-26|pages=27–34}}.</ref> ;
* le projet de [[barrage de Belo Monte]] est très vivement critiqué par des [[Amérindiens]] dont le [[Raoni Metuktire|chef Raoni]] et par des écologistes car le barrage provoquera la [[déforestation]] de {{unité|500|km|2}} de forêt amazonienne<ref name="r1">{{lien web|url=http://www.lexpress.fr/actualite/monde/amerique/bresil-belo-monte-un-barrage-pharaonique-en-amazonie_1195850.html|titre=Belo Monte, un barrage pharaonique en Amazonie|site=lexpress.fr|jour=6|mois=décembre|année=2012}}</ref>. Malgré les critiques, le barrage est opérationnel<ref name="r2">{{lien web|url=https://www.reuters.com/article/us-brazil-power-belo-monte-idUSKBN1AA2HR|titre=Sale talks for Brazil's Belo Monte dam chill over price: sources|site=reuters.com|jour=26|mois=juillet|année=2017}}.</ref> ;
* en Indonésie, le [[Projet de centrale hydroélectrique de Batang Toru|projet hydroénergie de Batang Toru]] est contesté en raison de la menace qu'il constitue pour la seule population existante d'[[Orang-outan de Tapanuli|orangs-outans de Tapanuli]], classée en danger critique d'extinction<ref name=":7">{{Lien web|langue=en-US|titre=New Species of orangutan threatened from moment of its discovery|url=https://news.mongabay.com/2019/02/new-species-of-orangutan-threatened-from-moment-of-its-discovery/|site=Mongabay Environmental News|date=2019-02-20|consulté le=2019-04-20}}.</ref> ;
* selon la [[Commission internationale des grands barrages]], au {{s-|XX}} de {{nombre|40 à 80 millions}} de personnes ont été déplacées par la construction des réservoirs. Ce nombre continue à croître car depuis 2000 l’énergie hydroélectrique a connu la plus grande expansion de son histoire<ref name=OppermanAl2019>OPPERMAN JJ {{et al.}} (2019) [https://www.americanscientist.org/article/sustaining-the-last-rivers ''Sustaining the Last Rivers ; The renewable revolution could keep dams off the world’s remaining free-flowing rivers''], American scientist ; Sept oct 2019 | vol.107, {{n°|5}}, p 302... |DOI: 10.1511/2019.107.5.302</ref> (alors que {{nombre|300 millions}} de [[réfugiés climatiques]] pourraient aussi être déplacés par la [[montée de la mer]] dans les décennies à venir selon une prospective mise à jour en 2019<ref>Scott A. Kulp & Benjamin H. Strauss (2019) ''[https://www.nature.com/articles/s41467-019-12808-z New elevation data triple estimates of global vulnerability to sea-level rise and coastal flooding]'' ; Nature Communications volume 10, Article number: 4844 |CC-By-SA</ref>) ; situation qui, selon un article d'[[American Scientist]], empirera si l'on compte trop sur l'hydraulique pour remplacer les énergies fossiles et pour atteindre l'objectif de ne pas dépasser {{tmp|1.5|°C}} en 2100, ce qui impliquerait de fragmenter et dégrader la plupart des rivières libres de la planète<ref name=OppermanAl2019/>. La plupart des projections du GIEC prévoient que l'hydroélectricité pourrait atteindre de {{unité|1700 à 2400 gigawatts}} d'ici 2050 (doublement en {{nombre|30 ans}}), ce qui impliquerait d'artificialiser {{unité|190000 kilomètres}} supplémentaires de cours d'eau (des barrages sont prévus sur tous les grands cours d'eau tropicaux encore libres (Irrawaddy, Salween, Congo et ses principaux affluents et grands affluents de l'Amazone notamment)<ref name=OppermanAl2019/>. La baisse de coût du solaire permettrait de produire plus d'électricité {{refnec|sur une moindre surface}}, mais de manière intermittente.

=== Catastrophes ===
Outre les conséquences dues aux retenues d'eau comme l'affaissement des deltas<ref>{{Article |langue=fr |titre=Les Chinois, premiers constructeurs de barrages |périodique=[[Le Figaro]] |date=2009-11-17 |issn=0182-5852 |lire en ligne=http://www.lefigaro.fr/sciences-technologies/2009/11/17/01030-20091117ARTFIG00337-les-chinois-premiers-constructeurs-de-barrages-.php |consulté le=2018-07-26}}.</ref>, les séismes<ref>{{Article |langue=fr |titre=Un barrage mis en cause dans le séisme du Sichuan |périodique=Le Figaro |date=2009-11-17 |issn=0182-5852 |lire en ligne=http://www.lefigaro.fr/sciences-technologies/2009/11/17/01030-20091117ARTFIG00328-un-barrage-mis-encause-dans-leseisme-du-sichuan-.php |consulté le=2018-07-26}}.</ref>, des catastrophes peuvent être dues à la construction des ouvrages eux-mêmes. Ainsi, l'effondrement en 2018 d'un barrage sur la rivière Pian, affluent du Mékong, construit, comme de nombreux barrages au [[Laos]], sans réelle étude d'impact, laisse {{nombre|6600 personnes}} sans abri et fait plus d'une centaine de victimes<ref>{{Article |langue=fr |titre=Barrage au Laos : «Une telle défaillance était dans l’ordre des choses»|périodique=[[Libération (journal)|Libération]] |date= 24 juillet 2018 |prénom=Laurence |nom=Defranoux |lire en ligne=https://www.liberation.fr/planete/2018/07/24/barrage-au-laos-une-telle-defaillance-etait-dans-l-ordre-des-choses_1668519 |consulté le=2018-07-26}}.</ref>. La catastrophe a eu des répercussions sur les eaux du [[Mékong]], qui a englouti {{nombre|17 villages}} au [[Cambodge]]<ref>{{Article |langue=fr |titre=Le Cambodge également inondé après l'effondrement du barrage au Laos |périodique=Le Huffington Post |date=2018-07-26 |lire en ligne=https://www.huffingtonpost.fr/2018/07/26/le-cambodge-egalement-inonde-apres-leffondrement-du-barrage-au-laos_a_23489839/ |consulté le=2018-07-26}}.</ref>.

== Notes et références ==
=== Notes ===
{{Références|groupe=n}}

=== Références ===
* {{en}} [https://indd.adobe.com/view/92d02b04-975f-4556-9cfe-ce90cd2cb0dc 2023 World Hydropower Outlook], Association internationale de l'hydroélectricité (IHA), juin 2023.
{{Références|groupe=o}}

;Autres références
{{Références}}

== Annexes ==
{{autres projets
| commons= Category:Hydroelectricity
}}

=== Articles connexes ===
{{colonnes|taille=20|1=
* [[Connexion eau-énergie]]
* [[Énergie potentielle de pesanteur]]
* [[Hydroélectricité au fil de l'eau]]
* [[Hydro-Québec]]
* [[Pompage-turbinage]]
* [[Petite centrale hydroélectrique]]
* [[Alpiq]]
}}

;Listes
* [[Liste des barrages hydroélectriques les plus puissants]]
* [[Liste d'anciennes centrales hydroélectriques]]

=== Bibliographie ===
* Pierre Crausse et François Vieillefosse, ''De l’eau à la lumière, un siècle d’énergie hydroélectrique en France'', Toulouse, Nouvelles Éditions Loubatières, 2011 {{ISBN|978-2-86266-649-5}}
* Pierre Lavy, ''Mini-centrales hydroélectriques'', Éditions Eyrolles, 2011 {{ISBN|978-2-2121-2840-6}}, 110 pages
* Mathieu Ruillet, ''Contribution de la petite hydroélectricité à la sécurisation énergétique'', [[Groupe énergies renouvelables, environnement et solidarités|GERES]], {{date-|7 octobre 2008}} {{lire en ligne|url=http://www.paca.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/la_petite_hydroelectricite_mission_phee_cle061a9e.pdf}} {{pdf}} {{commentaire biblio|État des lieux de la filière, potentiel et conditions de développement en Région PACA}}

=== Liens externes ===
{{Liens}}

{{Palette|Hydroélectricité |Électrotechnique|Énergie durable}}
{{Portail|environnement|lacs et cours d'eau|électricité et électronique|énergie renouvelable|barrage}}

{{DEFAULTSORT:Energie hydroelectrique}}
[[Catégorie:Énergie hydroélectrique| ]]