La plupart des centrales hydro-électriques utilisent la force gravitaire, c'est à dire la différence de niveau entre le réservoir et la centrale. Elles sont donc situées sur un cours d'eau qui a une dénivélation suffisamment importante (en Belgique il s'agit principalement de la Meuse qui a une dénivélation de 51m.). D'autres cours d'eau peuvent également être équipés d'une centrale (la Sambre àm en Charleroi).

L'avantage d'une centrale hydro-électrique est que la production est relativement constante. La production est maximale en hiver, quand la consommation est la plus élevée. La mise en route d'une centrale hydro-électrique est très rapide. Mais la production électrique d'une unité est relativement faible (débit autorisé et dénivélation limitée).

Le débit de la Meuse est suffisant pour entrainer des turbines pendant la plus grande partie de l'année. Ce n'est pas le cas de l'Escaut qui a une très faible dénivélation (15m). Le débit de la Meuse est repris en rouge, celui de l'Escaut en vert. La dénivélation de l'Escaut est tellement faible que l'effet des marées se faits entir jusqu'à Gand, à plus de cent kilomètres de l'embouchure.

Pour absorber les dénivélations et rendre la Meuse navigable, le fleuve a reçu des écluses, situées régulièrement sur le parcours. Les écluses créent ainsi une dénivélation locale et permettent d'entrainer des turbines. Le débit de la Meuse est d'environ 300m3/s, les centrales sont conçues pour en utiliser 200m3/s. Quand il y une crue intense, le débit peut atteindre 2000m3/s. L'eau qui ne peut pas être utilisée rejoint le bief inférieur via un déversoir.

Les photos à droite sont celles de la centrale hydro-électrique du barrage de Ampsin-Neuville. Il y a 4 turbines horizontales qui peuvent fournir 10MW au total. Les turbines sont complètement immergées et on voit un vortex à l'endroit de la prise d'eau.

Les turbines sont mises à l'arrêt en cas de sécheresse quand le débt devient trop faible, ceci pour garder un niveau d'eau suffisant pour permettre la navigation fluviale. Pendant les mois d'été, le débit de la Meuse peut tomber à zéro.

Il y a également des centrales hydro-électriques sur la Sambre, mais leur puissance est moindre à cause du débit plus faible. Ici aussi, ls centrales sont accouplées à une écluse, comme à Charleroi (pas loin du dernier haut fourneau de la ville).

La production totales d'électricité par les centrales hydro-électriques est d'un peu moins de 100MW. C'est environ le dixième d'une tranche de centrale nucléaire. La possibilité d'augmenter la production est limitée, tous les ouvrages (barrages et écluses) succeptibles de recevoir une centrale en ont une, et le rendement d'une centrale est déjà pratiquement au maximum.

Production d'électricité sur les canaux

Le plan incliné de Ronquières relie le bassin de la Meuse (la Sambre à Charleroi) avec celui de l'Escaut à Anvers. Il y a une petite centrale électrique, mais la production est principalement utilisée pour le fonctionnement des installations. Le débit est limité pour ne pas mettre les biefs supérieurs à sec.

L'ascenseur à navires de Strépy-Thieu relie également la Meuse à L'escaut, mais ici la liaison se fait à Tournai. Il n'y a pas de circulation d'eau, car les biefs intermédiaires sont situés à un niveau plus haut que l'Escaut et la Sambre. Il est même nécessaire de pomper de l'eau de la Sambre pour alimenter les biefs élevés (compensation des éclusées et de l'évaporation).

Le Canal Albert qui relie Liège à Anvers a une dénivélation de 60m, mais l'eau de la Meuse ne peut normalement pas être captée: cela réduirait trop le débit sur la Meuse aux Pays Bas et rendrait la navigation impossible. Quand le débit de la Meuse est suffisant, on peut prélever 15m3/s. En cas de sécheresse, il faut pomper de l'eau de l'Escaut vers la Meuse pour compenser les éclusées.

Autres centrales hydro-électriques

La centrale hydro-électrique de Coo est une centrale-tampon reliée à la centrale nucléaire de Tihange. Une centrale nucléaire du type utilisé à Tihange a une production constante et la modification de la puissance est très lente. L'eau est pompée dans un réservoir supérieur pendant les heures creuses et turbinée pendant les heures de pointe. La centrale ne produit pas d'électricité à proprement parler. Le turbinage peut être enclenché en 20 secondes si nécessaire.

La centrale électrique de l'Ile Monsin est la plus ancienne de Belgique, construite dans les années 1950. Le pont-barrage (et l'écluse correspondante, qui se trouve de l'autre coté de l'ile) éxistait déjà lors de la construction de la centrale. Les générateurs ont un axe vertical, tout comme la centrale d'Ivoz-Ramet.

Les autres centrales sur la Meuse utilisent un générateur horizontal (Ampsin-Neuville, Grands-Malades, Andenne).

Les installations sur les canaux (et en particulier le Canal Albert) utilisent des grandes vis d'Archimède qui ont l'avantage de pouvoir fonctionner en pompage (pour compenser l'éclusée) et en turbinage (quand il y a un surplus d'eau). La vis qui est complètement sous eau tourne relativement lentement et réduit les pertes en poisson.

Les usines marémotrices utilisent le flux alterné des marées (usines marémotrices strictes), mais on utilise ce terme également pour les usines qui utilisent la force des vagues.

L'Escaut Oriental dispose d'un bassin très important et une usine marémotrice a été implantée sur le barrage. Le niveau des marées est par contre assez limité (4m). Elle produit 1.2MW.

Certaines usines marémotrices ont souvent une fonction de pompage-turbinage pour augmenter le rendement. A marée haute, on pompe un supplément d'eau dans le réservoir de retenue. La dénivelation étant faible, ce pompage consomme moins que ce que ne rapporte le turbinage, qui est effectué à marée basse, quand la différence de niveau est importante. La fonction pompage n'est possible que s'il n'y a pas un pic de consommation en cours.

Voici à titre d'information la liste des centrales hydro-électriques situées sur la Mause. Plusieurs centrales sont en cours de rénovation.