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Comment fonctionne une turbine hydraulique ?
Mis à jour le
February 5, 2026
5
min de lecture
Les centrales hydroélectriques sont de véritables chefs-d'œuvre d'ingénierie qui ont révolutionné l'histoire de l'électricité. Encore aujourd'hui, l'hydroélectricité est l'une des plus importantes sources d'énergie dans le monde.
Les centrales hydroélectriques se composent essentiellement de réservoir, de barrages, de conduites forcées, de générateurs et de turbines. Alimentée par l'eau, cette dernière est sans doute le principal composant des centrales hydroélectriques. SirEnergies vous montre comment les turbines hydrauliques fonctionnent.
Quel est le fonctionnement général d'une turbine hydraulique ?
Les turbines hydrauliques font partie des turbomachines et, de ce fait, elles comportent leurs trois principaux composants :
- le distributeur,
- le rotor,
- éventuellement un diffuseur.
Évolution de la roue hydraulique, elles sont des machines dont le rôle est de transformer l'énergie cinétique de l'eau en énergie mécanique.
Fonctionnement de la turbine hydraulique
L'énergie potentielle gravitationnelle est convertie dans un premier temps en énergie cinétique. L'eau en écoulement est accélérée à une vitesse maximale au sein d'un distributeur.
Cela permet de faire fonctionner le rotor d'un générateur qui se charge à son tour de transformer l'énergie mécanique emmagasinée en énergie électrique. Les turbines sont en général fabriquées sur mesure pour chaque centrale électrique, ce qui permet de garantir une efficacité maximale.
La roue est sans doute la pièce maîtresse de la turbine hydraulique. C'est elle qui tourne sous l'impulsion de la force de l'eau en mouvement. Selon le débit d'eau et la hauteur de la chute, on peut distinguer différentes turbines hydrauliques.
Les deux grands modèles de turbines hydrauliques
On distingue le plus souvent deux grands modèles de turbines hydrauliques : la turbine à action et la turbine à réaction. Dans une turbine à action, l'énergie potentielle totale est transformée en énergie cinétique dans le distributeur fixe. On n'observe aucune chute de pression entre l'entrée et la sortie de la roue. Plus concrètement, l'échange d'énergie se fait sous pression atmosphérique.
De même, ces turbines ne comportent pas de diffuseur contrairement aux turbines à réaction. Cet élément permet de récupérer une partie de l'énergie cinétique à la sortie de la roue et la hauteur qui existe entre celle-ci et le niveau aval du barrage. Le diffuseur crée une dépression à la sortie du rotor, ce qui lui vaut d'ailleurs le nom d'aspirateur ou de tuyau d'aspiration.
En ce qui concerne la turbine à réaction, l'énergie potentielle est partiellement convertie dans le distributeur et dans le rotor. Dans ce dernier, on observe un différentiel de pression entre l'entrée et la sortie. L'écoulement qui s'ensuit est alors dévié et accéléré dans le rotor.
Les turbines hydrauliques les plus populaires
Toutes les turbines largement employées dans les centrales sont des modèles à action ou à réaction. C'est notamment le cas de la turbine Pelton, de la turbine Francis, de la turbine Kaplan et de la turbine Crossflow.
La turbine Pelton
Les turbines Pelton sont en général utilisées dans les centrales de haute chute (de 130 à 2 000 mètres) et de faible débit. Elles sont bien indiquées dans le cas des barrages de haute montagne. La turbine Pelton est une machine à action dont l'axe peut être horizontal ou vertical. Ce type de turbine est composé d'une roue mobile et d'un distributeur fait d'injecteurs qui varient de 1 à 6.
Les injecteurs sont des tuyères convergentes qui transforment l'énergie hydraulique de pression en énergie cinétique. Disposés autour de la roue, ils émettent un jet à pression atmosphérique qui est dirigé vers le milieu des augets. Par une variation de la sortie des pointeaux, il est possible de réguler le débit et de régler le diamètre du jet.
Dans une turbine Pelton, la roue tourne à pression atmosphérique. Lors de son passage dans celle-ci, l'eau est toutefois déviée de presque 180°, ce qui lui permet de céder toute son énergie cinétique. Cela explique que ce type de turbine ne dispose pas de diffuseur. La présence d'un boîtier suffit en général pour récupérer et canaliser l'eau.
La turbine Francis
Les turbines Francis sont très indiquées pour des hauteurs de chute (40 à 730 mètres) et débits moyens. On les rencontre fréquemment dans les centrales au bord de l'eau. Il s'agit d'une turbine à réaction de type radial dont l'axe est vertical.
Son distributeur est enroulé autour de la turbine. L'eau y entre par toute sa périphérie. Quant à sa sortie, elle se fait de manière axiale dans le diffuseur.
La turbine Francis est sans doute l'un des plus anciens modèles de turbines et aussi l'un des plus répandus. On la retrouve dans plusieurs configurations possibles (horizontal en mini-hydro, en axe vertical). Très robuste et efficace, son enfoncement se fait à environ 2 m sous le niveau aval. La roue peut dans certains cas se situer au-dessus de ce dernier.
La turbine Kaplan
Ce type de turbine est très répandu sur les chutes de faible hauteur (5 à 80 m) et à débit important. La turbine Kaplan est un modèle à réaction de type axial. Son axe est vertical et l'une de ses particularités est qu'elle offre la possibilité de régler l'angle d'inclinaison des pales, ce qui permet d'adapter le débit qui passe dans la turbine à celui de la rivière.
Les turbines Kaplan sont des machines assez courantes. Leur enfoncement d'environ 5 m sous le niveau aval est plutôt modéré. De plus, le pas de ses pales est ajustable, ce qui fait que le rendement de cette turbine est très peu sujet à des variations.
L'une des variantes de la turbine Kaplan est la turbine Bulbe. Il s'agit en effet d'un appareil Kaplan à axe horizontal. Elle a été conçue pour les aménagements de faible chute au fil de l'eau. Leur structure ressemble à celle d'un sous-marin.
Le bulbe est également caractérisé par un enfoncement plutôt important de la roue par rapport au niveau naval (approximativement 10 m).
La turbine Crossflow
La turbine Banki-Mitchell ou Crossflow est une turbine dans laquelle l'eau est injectée dans un rotor cylindrique à axe horizontal qui passe à travers un convergent rectangulaire. L'écoulement dans ce type de turbine est dévié au contact des aubes périphériques. Le rotor dispose d'une trentaine d'aubes incurvées qui sont fixes et parallèles à l'axe de la rotation.
L'un des grands points forts de cette turbine réside dans sa simplicité. Elle ne comporte en effet que trois pièces en mouvement : le rotor et les deux volets de réglage du débit. Elle nécessite toutefois le plus souvent d'importants travaux de terrassement.
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Les réponses à vos questions
L'hydroélectricité est-elle une énergie "propre" ?
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Oui, elle est considérée comme une énergie renouvelable à faibles émissions de gaz à effet de serre.
De plus, l'eau ne subit aucune transformation chimique durant le cycle de production et réintègre son milieu naturel en aval.
Cependant, la construction de barrages nécessite des mesures pour protéger les écosystèmes (débit minimum, passes à poissons).
Comment bien définir sa puissance souscrite ?
La puissance souscrite doit être calculée en fonction du profil de consommation et des usages (chauffage, process industriels, équipements tertiaires). Une analyse fine permet d’assurer l’adéquation entre besoin réel et contrat.
Pourquoi lancer un appel d’offres énergie ?
Un appel d’offres permet de mettre en concurrence plusieurs fournisseurs d’électricité et de gaz afin d’obtenir des conditions contractuelles optimisées. C’est une démarche transparente qui permet de choisir l’offre la plus adaptée aux besoins budgétaires et techniques de l’organisation.
Comment optimiser les taxes et contributions d’une collectivité ?
Les collectivités sont soumises à des taxes comme la TICFE ou la TICGN. Sirenergies analyse les factures, identifie les possibilités d’exonération et corrige les erreurs éventuelles pour réduire la charge fiscale.
Comment sera calculé le montant du Versement Nucléaire Universel (VNU) sur ma facture ?
Le VNU repose sur les revenus excédentaires d'EDF.
Si les prix de marché dépassent les coûts de production du nucléaire (estimés à 60,3 €/MWh), EDF reverse une partie de ses profits à l'État.
- Entre 78 et 80 €/MWh : 50 % des revenus excédentaires sont captés.
- Au-delà de 110 €/MWh : 90 % sont captés.Ces sommes sont ensuite redistribuées à tous les consommateurs sous forme d'une remise en euros par MWh, visible directement sur votre facture d'électricité.
Quel est le nouveau record 2025 d'exportation d'électricité de la France ?
En 2025, la France a atteint un solde exportateur net de 92,3 TWh, battant le précédent record de 2024 (89 TWh).
Qu’est-ce que le sourcing en énergie ?
Le sourcing consiste à identifier et analyser les offres de plusieurs fournisseurs d’électricité et de gaz. Cette démarche permet d’obtenir des contrats adaptés au profil de consommation et aux contraintes budgétaires de l’entreprise.
Quelles taxes concernent particulièrement les industriels ?
L’industrie est concernée par la TICFE, la TICGN et d’autres contributions qui peuvent représenter une part importante des factures. Sirenergies identifie les cas d’exonération et accompagne les démarches pour en bénéficier.
Qu'est-ce que le cosinus phi
C'est l'indicateur d'efficacité d'un appareil électrique ; il représente le ratio entre la puissance active (utile) et la puissance apparente (totale).
Quel est l'impact réel de la rénovation de l'éclairage public ?
C'est le levier le plus rapide pour obtenir des résultats visibles. L'éclairage représente environ 40 % de la consommation d'électricité d'une commune.
Passer au LED avec pilotage intelligent permet de réduire la facture de 50 à 80 %, avec un retour sur investissement (ROI) rapide, souvent estimé à 2 ou 3 ans.
Quelle est la différence concrète entre le transport et la distribution d'électricité ?
Le transport (RTE) correspond aux "autoroutes" de l’électricité. Il s’agit de transporter de très grandes quantités d'énergie sur de longues distances, depuis les centrales de production (nucléaires, barrages, parcs éoliens offshore) vers les régions de consommation.
La distribution (Enedis) s'apparente aux "routes départementales" et aux rues. Elle récupère l'électricité à la sortie du réseau de transport pour la livrer directement chez le client final, en abaissant la tension pour qu'elle soit utilisable par vos appareils.
Comment lire une facture d’électricité ou de gaz ?
Une facture se compose de plusieurs éléments : consommation, part fournisseur, taxes et contributions. L’analyse de chaque ligne permet d’identifier d’éventuelles erreurs et de vérifier la cohérence avec le contrat signé.
Comment obtenir une exonération de taxe ?
Certaines entreprises peuvent obtenir une exonération partielle ou totale de la TICFE ou de la TICGN, en fonction de leur activité et de leur intensité énergétique. L’accompagnement d’un expert permet d’identifier les critères d’éligibilité et de monter le dossier.
Quelles conséquences d’un dépassement de puissance ?
Un dépassement de puissance entraîne des pénalités financières et peut impacter le dimensionnement du contrat. Ajuster correctement la puissance souscrite permet d’éviter ces coûts supplémentaires.
Quels sont les enjeux pour les entreprises du tertiaire ?
Les entreprises du tertiaire doivent gérer leurs coûts d’énergie tout en garantissant le confort des usagers (bureaux, commerces, services). Les consommations sont souvent liées au chauffage, à la climatisation et à l’éclairage, ce qui nécessite un suivi précis pour éviter les dérives budgétaires.
Quelles sont les principales taxes applicables ?
Parmi les taxes figurent la TICFE, la TICGN, la CTA, la CJA et le TURPE. Elles représentent une part significative de la facture et varient selon les profils de consommation. Bien les comprendre est essentiel pour optimiser les coûts.
Quel est l'impact de ces exportations sur le prix de l'électricité pour les entreprises ?
L'abondance de production française tire les prix du marché de gros vers le bas.
En vertu du mécanisme de l'Ordre de Mérite (Merit Order), les centrales les moins coûteuses (nucléaire, renouvelables) couvrent la demande plus souvent, évinçant les centrales à gaz ou charbon plus onéreuses.
Cela multiplie les épisodes de prix bas, voire négatifs, sur le marché spot.
Quel est l’intérêt de suivre les prix Spot & Forward ?
Cela permet de choisir le bon moment pour contractualiser, sécuriser vos budgets et anticiper les hausses.
Comment optimiser les taxes et contributions ?
Les entreprises tertiaires sont concernées par des taxes comme la TICFE ou la TICGN. Sirenergies vérifie l’exactitude des factures, identifie les exonérations possibles et aide à corriger les erreurs pour réduire durablement les coûts.
Qu’est-ce qui remplace concrètement l’ARENH au 1er janvier 2026 ?
L'ARENH n'est pas remplacé par un dispositif unique, mais par une combinaison de mécanismes visant à stabiliser les prix.
Le principal est le Versement Nucléaire Universel (VNU), un système de redistribution qui s'appliquera à tous les consommateurs. Pour les très gros sites industriels (> 7 GWh/an), des contrats de long terme spécifiques, les CAPN (Contrats d’Allocation de Production Nucléaire), sont également proposés par EDF.
Mon entreprise peut-elle encore bénéficier des Tarifs Réglementés de Vente (TRV) ?
Oui, sous certaines conditions de taille.
Depuis le 1er février 2025, le critère de puissance a été supprimé.
Pour être éligible, votre entreprise ou collectivité doit compter moins de 10 salariés et réaliser un chiffre d’affaires (ou des recettes) inférieur à 2 millions d’euros.
Pourquoi mon contrat est-il en kVA et ma consommation en kWh ?
Le kVA mesure la capacité maximale que votre compteur peut supporter à un instant T, tandis que le kWh mesure la quantité d'énergie consommée sur une durée.
Que sont les jours d’alerte PP1 et PP2 ?
Ce sont des signaux envoyés par RTE lors des périodes de tension sur le réseau électrique. L’outil Sirenergies vous informe en temps réel pour anticiper vos usages.
Pourquoi la France a-t-elle exporté un volume record d'électricité en 2025 ?
Ce record de 92,3 TWh s'explique par la conjonction de trois facteurs :
- Le redressement du parc nucléaire : Après les problèmes de corrosion sous contrainte de 2022, la production nucléaire a retrouvé une forte disponibilité (373 TWh).
- L'essor des renouvelables : Une capacité installée en hausse (solaire et éolien) et une production hydraulique solide.
- Une consommation intérieure atone : La demande française reste inférieure de 6 % à la moyenne historique, créant un surplus massif disponible pour nos voisins.
Quelle différence entre €/MWh et kWh ?
Le €/MWh est une unité de prix utilisée sur les marchés de gros, tandis que le kWh est l’unité visible sur vos factures.
Qu'est-ce qui remplace l'ARENH depuis le 1er janvier 2026 ?
Le dispositif ARENH a laissé place au VNU (Versement Nucléaire Universel).
Ce changement structurel expose davantage les entreprises aux prix de gros, rendant la gestion des risques plus complexe qu'auparavant.
Il devient alors indispensable de définir une stratégie d'achat d'électricité avec Sirenergies pour lisser l'impact de la volatilité des marchés sur votre budget.
Comment l'eau est-elle transformée en électricité ?
Le processus repose sur l'utilisation de la force de l'eau (énergie cinétique) issue des courants, des chutes d'eau ou des dénivelés. Le fonctionnement suit trois étapes clés :
- Le barrage retient l'eau et l'oriente vers des conduites.
- La pression de l'eau fait tourner une turbine, créant de l'énergie mécanique.
- Une génératrice (alternateur) transforme cette énergie mécanique en électricité, laquelle est ensuite adaptée par un transformateur pour le réseau
Pourquoi le kVA est-il crucial pour les entreprises ?
Parce que la puissance souscrite en kVA détermine le prix de l'abonnement et que tout dépassement peut entraîner des surcoûts importants.
Quelles taxes concernent particulièrement les exploitations agricoles ?
Les exploitations sont soumises à des taxes comme la TICFE ou la TICGN. Sirenergies vérifie leur application, identifie les cas d’exonération et accompagne les démarches pour réduire la charge fiscale.
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