Unmoulin à eau est un lieu où unmoteur hydraulique est utilisé comme principal mécanisme utilisant l'énergie hydraulique, transmise par uneroue à aubes ouà augets, pour mouvoir divers outils (moulins à grains ouà huiles,scieries,ateliers métallurgiques…). Cette énergie est fournie par l'écoulementgravitaire de l'eau, faisant tourner la roue, qui transmet son mouvement à divers mécanismes. Les systèmes les moins performants sont ceux qui sont mus par le courant d'une rivière (roues par-dessous), et qui sont tributaires de sa vitesse ; les systèmes les plus efficaces utilisent une chute, où l'eau est amenée par un canal ou une rigole, en provenance d'une prise sur uncours d'eau, ou uneretenue (roues par-dessus). Plus rarement, c'est lamarée qui est exploitée (cas desmoulins à marée ou desusines marémotrices).
Quand le fluide utilisé est quelconque (huile ou autre) et que la force n'est pas la gravité, on parle demoteur hydrauliquehydrostatique.
Parmétonymie, un moteur hydraulique est souvent appelémoulin, bien qu'en toute rigueur, cette appellation soit réservée aux mécanismes permettant de produire des farines et des huiles par la rotation d'une ou plusieurs meules[1], même si on parle aussi de moulin àfoulon, de « mouliner » pour « tourner rapidement » ou de moulin pour les puits creusés dans les glaciers par la rotation de l'eau de fonte.
En Europe, auMoyen Âge, le moteur hydraulique se développe parallèlement à la disparition de l'esclavage, à partir duIXe siècle : l'utilisation de l'énergie hydraulique plutôt qu'animale ou humaine permet une productivité sans comparaison avec celle disponible dans l'Antiquité (chaquemeule d'un moulin à eau peut moudre 150 kg deblé à l'heure ce qui correspond au travail de quarante esclaves et le moulin antique a encore des vitesses de meule lentes)[9]. Le passage à des moulins à rythme rapide (roue réceptrice devenue plus petite que la roue émettrice) et à grande roue (grands rayons et grande pales assemblées se substituant aux pales monoxyles) caractérise cette période médiévale, depuis les moulins à eau carolingiens (tel celui d'Audun-le-Tiche), jusqu'aux moteurs duXIIIe siècle équipés d'arbres à cames qui permettent d'autres utilisations que le « moulin bladier » (en occitan) ou« blatier » (en français) (pour la mouture des céréales : blé, seigle, orge), l'hydraulique étendant son domaine d'application à toutes les activités mécaniques (scie ou martinet hydraulique, métallurgie,foulon, et même pompes d'exhaure dans les mines)[10].
Au moins jusque dans lesannées 1700, on appelait « orbillion » ou « courson »[11]« les endroits où il y a despieux, ou de vieux vestiges de pieux, dans une rivière où il y a eu un moulin, ou quelque autre édifice que la suite des temps a ruinez »[12]. Les« huissiez de justice » pouvaient mettre en demeure les riverains ou propriétaires de les entretenir ou démolir pour qu'ils ne puissent pas« blesser les bateaux »[13].
Tout d'abord, au cours duXIXe siècle, les scientifiques (Jean-Victor Poncelet,Lester Allan Pelton entre autres) développèrent lesroues à aubes et lesroues à augets pour en améliorer le rendement. Puis le moteur hydraulique fut progressivement abandonné au profit de lamachine à vapeur, puis dumoteur électrique. Certains moteurs, qui entraînaient mécaniquement les machines d'une usine, furent remplacés par desturbines hydrauliques, produisant de l'énergie électrique capable d'entraîner des machines plus modernes, ce qui permit d'améliorer les rendements tout en tirant l'énergie primaire du même cours d'eau. Cette modification simplifia également grandement les installations, l'énergie électrique étant délivrée à chaque machine par un câble sous tension, qui remplaçait un jeu de courroies débrayables dangereuses se greffant sur un arbre moteur parcourant parfois tout un atelier.
En France, le droit d'eau des moulins est le seuldroit féodal resté en usage après laRévolution française. Il permet aux moulins qui existaient avant 1789 d'utiliser la force motrice de l'eau pour produire de l'énergie, y compris de l'électricité. Les moulins plus récents peuvent aussi y prétendre, à condition de justifier d'un règlement d'eau qui fixe leurs conditions de fonctionnement (niveau d'eau maximum de la retenue, débit, obligations d'entretien, servitudes, etc.). De nos jours, la tendance est à la suppression des retenues d'eau (cette suppression est largement subventionnée[réf. nécessaire]), plutôt qu'à leur aménagement par la création par exemple de passes à poissons, mais la suppression des retenues entraîne la perte du droit d'eau par les propriétaires. Cette politique vise à restaurer la continuité écologique des cours d'eau, en favorisant la remontée des poissons migrateurs et le transport des alluvions charriées par le cours d'eau vers l'aval[14]. Entre 2015 et 2020, plus d'un quart des aménagements des moulins ont été démantelés, 5 000 d'ici 2027[15] sur 18 000 moulins recensés[16].
L'énergie du cours d'eau, dont une partie de l'eau est généralement captée dans un canal (bief) permettant de contrôler le débit (grâce à l'abée) et d'obtenir une hauteur de chute suffisante. Le bief porte différents noms suivant les lieux :boëlle en Ile-de-France par exemple
L'énergie du cours d'eau est transformée en mouvement grâce à deux grands types de roues : les roues par-dessous, dont la rotation est provoquée uniquement par la vitesse du courant, et les roues par-dessus, dont la rotation est provoquée par la chute de l'eau sur les pales, et qui sont d'un meilleur rendement puisque la gravité s'ajoute à la vitesse de l'eau. Dans la majorité des cas la roue à aubes est verticale (axe horizontal).
Les roues les plus simples sont àaubes (simples planches perpendiculaires au sens de rotation). Les plus sophistiquées sontà augets, le remplissage successif des augets créant une grande inertie qui donne un mouvement régulier et une plus grande puissance. Les roues à augets se contentent d'un débit plus faible que les roues à aubes, mais ne peuvent fonctionner que sous une chute d'une hauteur au moins égale au diamètre de la roue, ce qui nécessite un aménagement hydraulique relativement sophistiqué (prise d'eau en rivière, canal d'amenée), plus facilement réalisable dans les régions présentant du relief (vallées montagnardes notamment).
Certains moulins utilisent une roue horizontale (à axe vertical) : lesmoulins à rodet. Cette technique, présente autrefois largement en France (visible en fonctionnement en Valgaudemar ) est encore très répandue dans l'Atlas marocain et ailleurs, dans des versions très simples et peu coûteuses. L'énergie du cours d'eau est souvent captée par une buse finale, ou canon, permettant de frapper l'auget au meilleur endroit, avec le bon angle.
À partir de larévolution industrielle, et plutôt auXXe siècle, cette technique est améliorée : la « turbine », permet de passer d'un rendement de 25 % à plus de 80 %. Il est adapté en particulier dans le cas des moulins « à retenue », qui sont en général de taille modeste. Le niveau d'eau est maintenu à une hauteur suffisante en amont du moulin par un barrage ou unseuil muni d'undéversoir.
Ce matériel est réputé blesser ou tuer les poissons, alors qu'ils franchissent sains et saufs les roues à axe horizontal. Dans tous les cas une grille protège la roue ou la turbine des encombres amenés par le courant qui pourrait endommager ces pièces. Cette grille doit être nettoyée régulièrement. Dans certaines installations, l'eau nécessaire au fonctionnement est amenée par une conduite dans une cuve de stockage attenante au moulin.
L'énergie produite par un moteur hydraulique est utilisée localement. Elle est transmise et éventuellement démultipliée mécaniquement à l'appareil à mouvoir, par l'intermédiaire d'engrenages ou decourroies. Les mécanismes les plus élaborés transmettaient l'énergie mécanique à tous les postes de travail d'une usine, même dans les étages, au moyen de complexes jeux de courroies, comme dans les tissages.
Dans les pays de montagne, la force de l'eau a servi d'énergie industrielle jusqu'à la diffusion de l'électricité et jusqu'au milieu duXXe siècle.
En outre, la roue oxygène l'eau ce qui favorise la pratique de lapisciculture en aval du moulin dès leMoyen Âge.
De nos jours, en France, la pisciculture, principalement dubar et de ladaurade, utilise les circuits de refroidissement d'eau decentrale nucléaire, comme l'exploitation d'Aquanord, àGravelines[17]. Cette piscifacture produit entre 1 000 à 1 500 tonnes par an de ces deux poissons.
Quelques exemples de sites qui utilisent (ou utilisaient) cette énergie hydraulique :
la machine à eau dePorcheresse[18] (Belgique) est plus modeste et plus récente, elle fournit un exemple simple de ce type de machines ; usinée dans la même fonderie liégeoise que la machine de Marly, elle assurait la distribution d'eau du village ;
↑Mireille Mousnier,Moulins et meuniers dans les campagnes européennes,IXe – XVIIIe siècle, Presses universitaires du Mirail,,p. 21.
↑A. Daviel,Traité de la législation et de la pratique des cours d'eau, Paris, Charles Hingray, libraire-éditeur,(lire en ligne),p. XVI. lire en ligne surGallica
↑MichelNoël (M.),Memorial alphabetique des matieres des eaux et forêts, pesches et chasses, Chez T. Legras,(lire en ligne),p. 460.
↑MichelNoël (M.),Memorial alphabetique des matieres des eaux et forêts, pesches et chasses, Chez T. Legras,(lire en ligne),p. 289.
Pierre-Louis Viollet,Histoire de l'énergie hydraulique: moulins, pompes, roues et turbines de l'Antiquité au XXe siècle, Ponts et Chaussées,(ISBN2-85978-414-4,lire en ligne),p. 11
Jean Bruggeman,Moulins : maîtres des eaux, maîtres des vents, Paris, Rempart, coll. « Patrimoine vivant », 1997. L'auteur aborde ce sujet sous l’aspect technique, architectural, technique et humain.
Pierre-Louis Viollet,L'hydraulique dans les civilisations anciennes : 5 000 ans d'histoire, Paris, Presses de l'école nationale des Ponts et Chaussées (ENPC), 2005.
Maurice Chassain,Moulins de Bretagne, Spézet, éd. Keltia Graphic, 1993.
Art du Meunier, Ed FFAM, 120 pages illustrées de planches de l’Encyclopédie, n° spécial 18 de la revue Moulins de France, 2006, FFAM
Glossaire de molinologie. Roland Flahaut. Ed. FFAM, 135 p. n° spécial 19 de Moulins de France, FFAM
Écrits et archives Claude Rivals, Ed. FFAM, 230 pages, n° spécial 20 de Moulins de France,, FFAM
Restaurer le moulin, de Jean Bruggeman, Ed. FFAM - ARAM N/PdeC,. 128 p. 345 illustrations (photographies, plans, croquis). FFAM
Roues hydrauliques, d'Alain Schrambach, Ed. FFAM,. 160 p. n° spécial 22 de Moulins de France, illustrations, plans, croquis. FFAM
Moteurs autres que les roues hydrauliques, de Alain Schrambach, Ed. FFAM,. 142 p. n° spécial 23 de Moulins de France, illustrations, plans, croquis. FFAM
Moulins de Seine normande de Vernon à la Manche, duXIIe au XVIIIe siècle, moulins ruraux et isolés, moulins à roue pendante, moulins bateaux, de Patrick Sorel, Ed. FFAM,. 152 p. n° spécial 24 de Moulins de France, illustrations, plans, croquis.
