Trois types de centrales hydroélectriques sont exploités en Suisse : les centrales au fil de l’eau, les centrales à accumulation et les centrales de pompage-turbinage.
Les centrales à accumulation
Les lacs de retenue sont généralement des plans d'eau artificiels avec des barrages ou des digues où de l'eau est retenue et peut être utilisée pour produire de l'électricité en cas de besoin accrus.
Les centrales à accumulation exploitent la différence d'altitude entre le lac de retenue et la centrale pour produire de l'électricité de manière rapide et flexible. Elles peuvent adapter leur production en fonction des besoins journaliers d’électricité et fournir de l'énergie de réglage.
L'électricité ne peut pas être stockée sur le réseau. Autrement dit : la production des centrales électriques doit correspondre à tout moment à la quantité d’électricité consommée sur le réseau. Quand on allume un appareil électrique, au même moment, une centrale doit produire l'énergie nécessaire au fonctionnement de cet appareil. Quand on éteint cet appareil, une centrale doit limiter sa production en conséquence.
Les centrales à accumulation sont capables de réagir immédiatement et de produire à tout moment plus, ou moins, d'électricité afin de maintenir la stabilité du réseau.
Les centrales à accumulation jouent un rôle essentiel dans notre avenir énergétique.
Au cours des années à venir, de plus en plus de centrales éoliennes et d'installations photovoltaïques, seront reliées au réseau électrique. Celles-ci produisent de l'énergie de manière irrégulière.
Les centrales à accumulation couvrent le pic de charge. Elles peuvent intervenir rapidement afin de produire l'énergie nécessaire quand il n'y a pas de vent ou qu'un ciel nuageux empêche les installations photovoltaïques de produire suffisamment d'énergie. Les centrales à accumulation sont ainsi importantes pour maintenir la tension du réseau à très haute tension et pour fournir les services-système.
Les centrales au fil de l'eau
Les centrales au fil de l’eau sont situées sur des fleuves et des rivières et se composent d'un barrage et d'une salle des machines. Elles utilisent le dénivelé le long des cours d'eau pour produire de l’électricité. Le débit des cours d’eau est exploité de manière directe et continue. La production dépend ainsi de la quantité d'eau disponible et du dénivelé.
Elle est soumise à de fortes fluctuations saisonnières et reste difficile à réguler. Les centrales au fil de l’eau peuvent être conçues sous forme d’installations à basse ou à haute pression. Les installations à basse pression conviennent aux zones de plaine avec un dénivelé faible et de grandes quantités d’eau. Les installations à haute pression se caractérisent par un dénivelé important et une quantité d’eau relativement faible.
Elles sont donc adaptées aux rivières de montagne. Dans une centrale au fil de l'eau classique, la salle des machines est placée directement à côté du barrage. Les centrales en dérivation disposent d'un canal ou d'une galerie de dérivation plus long. Le barrage est alors souvent situé à plusieurs kilomètres en amont. Elles ont généralement un dénivelé plus important, mais également des tronçons à débit résiduel plus longs.
Comme les centrales au fil de l’eau produisent du courant 24 heures sur 24, elles sont utilisées pour couvrir la charge de base.
Les centrales de pompage-turbinage
Contrairement aux centrales à accumulation simples, les centrales de pompage-turbinage ne produisent pas seulement de l'énergie de pointe, mais peuvent également stocker les excédents d'électricité sur le réseau lorsque la consommation est faible.
Les centrales de pompage-turbinage disposent ainsi d'un lac de retenue supérieur et d’un lac de retenue inférieur depuis lequel l'eau déjà turbinée pourra être pompée vers le lac supérieur.
Avantage : une centrale de pompage-turbinage peut tirer profit du surplus de courant produit, par exemple, par des centrales éoliennes ou des installations photovoltaïques pour stocker l’eau et l’utiliser ultérieurement pour produire de d'électricité.
Elle consomme toutefois environ 20 % d'énergie en plus pour pomper l'eau que ce qu'elle produit ensuite en la turbinant.
Les centrales de pompage-turbinage ne produisent donc pas d'électricité supplémentaire, mais elles augmentent la puissance disponible.
Elles apportent ainsi une contribution importante à la sécurité d'approvisionnement et à la stabilité du réseau.
Exemple:
Les centrales de pompage-turbinage sont des installations dont la construction est coûteuse et leur rentabilité dépend donc grandement de l'écart de prix. Leur grande flexibilité leur permet d'engranger des recettes supplémentaires grâce à la fourniture de services-système, indispensables au maintien de la stabilité du réseau.