Gestion des risques d’inondation pour les centrales hydroélectriques en France
L’hydroélectricité est un élément essentiel du mix énergétique en France, représentant environ 20 % de la capacité installée. Les changements climatiques devraient augmenter la fréquence et l’intensité des précipitations extrêmes et accélérer la fonte des neiges, ce qui entraînerait une augmentation du risque d’inondation. Les inondations peuvent avoir une incidence négative sur les barrages qui causent un dépassement excessif, des pannes, des dommages à l’équipement et des impacts négatifs en aval. Il est essentiel que les exploitants de barrages prennent ces risques en considération et mettent en œuvre des mesures d’adaptation au besoin.
Le Centre d’Hydrogénie (CIH) d’Electricité de France (EDF) a développé le système Piano Key Weir (PKW). Le système PKW est un système amélioré de rejet d’inondation qui aide à libérer de l’eau en toute sécurité des barrages lors de fortes précipitations. L’augmentation de la surface «crénelée» du système PKW fournit un déversoir supplémentaire pour gérer l’augmentation du débit d’eau. Ceci est particulièrement pertinent dans les gorges étroites présentes dans certaines des régions alpines où des PKW ont été installés.
Il y a maintenant 10 barrages en France équipés de la technologie PKW et environ 30 dans le monde. Le barrage Malarce discuté dans cette étude de cas était le 6ème barrageen France à être équipé de la technologie PKW dans le but d’améliorer la gestion du débit d’eau. Il est situé sur la rivière Chassezac en Ardèche dans le sud de la France.
Description de l'étude de cas
Défis
Libérer de l’eau en toute sécurité des barrages pendant les inondations ou les fortes précipitations représente un défi opérationnel critique. Les tendances passées montrent une augmentation des précipitations quotidiennes extrêmes dans le sud de la France, ce qui peut entraîner des inondations soudaines. Cette tendance devrait se poursuivre à l’avenir. On s’attend également à ce que la fonte de la neige et des glaciers ait un impact sur l’entrée et l’écoulement des barrages à plus long terme. La perte de masse des glaciers montre déjà une accélération constante à travers les Alpes.
Le défi pour la gestion des inondations dans les installations hydroélectriques consiste à prévenir ou à minimiser les impacts du dépassement des barrages sur les communautés en aval, les biens, l’agriculture et les écosystèmes, tout en protégeant les barrages eux-mêmes contre les défaillances opérationnelles et autres dommages. Chaque barrage hydroélectrique présente des niveaux de risque différents et l’efficacité des systèmes PKW doit être évaluée séparément dans chaque cas.
Objectifs
Le système PKW a été développé en réponse à des études hydrologiques mises à jour par EDF, qui ont montré que les inondations extrêmes affectant les barrages hydroélectriques étaient de plus en plus fréquentes et intenses. PKWS aide à adapter la capacité des barrages pour faire face aux impacts du changement climatique tels que l’augmentation des précipitations et des inondations. L’objectif des systèmes PKW est de fournir une surface accrue pour le (sur)écoulement de l’eau. Cela augmente la capacité de rejet du barrage sans modifier le niveau maximal du réservoir. Le principal avantage de cette technologie est de protéger les actifs hydroélectriques contre les dommages, tout en réduisant les coûts d’exploitation par rapport aux autres systèmes de portes. Parmi les autres avantages figurent la réduction des impacts en aval lors des fortes précipitations, ainsi que la sécurité de l’approvisionnement en énergie lors de tels événements grâce à une réduction des défaillances opérationnelles.
Options d'adaptation mises en oeuvre dans ce cas
Solutions
La vallée de Chassezac dans le département de l’Ardèche en région Auvergne-Rhône-Alpes a été identifiée comme un bassin hydrologique à fort potentiel dans les années 1950. Cela a conduit au développement de cinq barrages hydroélectriques et de quatre centrales hydroélectriques, qui ont toutes été construites entre 1961 et 1970. L’un d’eux, le barrage de Malarce, a une hauteur de 28,4 m, une longueur de 111 m et une capacité de retenue de 2,3 hm3 (soit 2,3 millions de m3). Il est devenu opérationnel en 1968 et a une puissance de 16 MW.
Le PKW du barrage Malarce a été commandé pour augmenter sa capacité maximale de rejet d’environ 600 m3/s à un total de 4 600 m 3/s.Lorsque les niveaux d’eau du barrage dépassent le niveau des réservoirs d’entrée, l’eau s’écoule automatiquement au-dessus du PKW dans les réservoirs de sortie qui coulent directement dans le canal de déversement et en aval. Cette technologie fournit un moyen d’adapter les barrages à l’augmentation des risques d’inondation attendus dans le cadre du changement climatique. Le PKW dans le barrage de Malarce contribue à réduire le risque de dommages coûteux à l’infrastructure du barrage et aux communautés en aval.
Plusieurs options d’ingénierie sont disponibles pour gérer les déversements de barrages. Les déversoirs labyrinthiques ne peuvent être installés que dans certains types de barrages et doivent généralement être installés au stade de conception du barrage le plus précoce. Des systèmes fermés sont en place dans de nombreux barrages existants pour la gestion des flux. Cependant, les systèmes fermés peuvent échouer en cas de saturation en raison d’inondations excessives. PKWS présente souvent l’option la plus efficace pour la gestion des risques d’inondation dans les barrages existants. Les PKWS n’ont pas de capacité maximale, mais fournissent plutôt un déversoir à flux libre. PKWS peut donc gérer des niveaux de débit beaucoup plus élevés et fournir une solution plus sûre que les systèmes fermés, avec un risque minimal de dysfonctionnement et une évacuation plus facile des débris flottants. Contrairement à d’autres techniques de gestion des flux, les PKW évitent également les erreurs humaines, car elles ne nécessitent pas d’opérateurs humains. Ceci est utile dans les situations d’urgence, y compris les inondations éclair et les glissements de terrain, au cours desquels les travailleurs ne peuvent pas accéder au site.
Les principaux acteurs européens de la technologie PKW sont la France, la Suisse et la Belgique. EDF n’a pas breveté le système PKW. Au lieu de cela, il a travaillé en collaboration pour partager la technologie et les connaissances de PKW avec d’autres acteurs de la communauté hydroélectrique internationale. En effet, témoignant d’une reconnaissance internationale de la technologie innovante, plusieurs développeurs à travers le monde (par exemple en Algérie, aux États-Unis et en Afrique du Sud) installent également des PKW. En 2015, EDF a reçu un Prix Solutions Climatiques de la Convention-cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques sur le thème de l’adaptation.
Pertinence
Cas développé et mis en œuvre en tant que mesure d’adaptation au changement climatique.
Détails supplémentaires
Participation des parties prenantes
Étant donné qu’un PKW représente une petite composante du barrage global, il n’a pas d’impact explicite visible ou critiqué par les parties prenantes et les ONG. Par conséquent, la participation des parties prenantes n’est pas systématiquement une partie importante de l’installation de PKW. Néanmoins, comme pour tous les grands projets de génie civil, tous les PKW suivent des procédures strictes d’évaluation de l’impact sur l’environnement et doivent recevoir l’approbation du gouvernement. Ces procédures et approbations d’analyse d’impact, par exemple par l’intermédiaire de CODERST, comprennent des consultations avec les ONG et les parties prenantes.
Facteurs de réussite et facteurs limitants
Le PKW a été mis en œuvre dans diverses installations hydroélectriques à l’échelle mondiale. Cette large diffusion a été facilitée par la décision d’EDF de ne pas breveter cette technologie. L’approche collaborative des développeurs originaux, qui ont partagé la technologie avec les parties prenantes de la communauté hydroélectrique, est l’un des facteurs de succès les plus importants de la technologie. PKW est une solution peu coûteuse et facilement installée par rapport à d’autres technologies de gestion des débordements, telles que les systèmes fermés. En outre, la technologie PKW est fiable et résiliente car il n’y a pas besoin d’opérations habitées ou de maintenance à grande échelle. Enfin, le fait que la première PKW ait été construite par EDF, une entreprise bien connue et respectée dans le secteur de l’hydroélectricité, a contribué à convaincre d’autres propriétaires de barrages d’installer des PKW.
Les défis liés aux PKW comprennent l’adéquation et l’accessibilité de certains sites de barrages, en particulier dans les régions montagneuses. En outre, la longue durée de vie des infrastructures hydroélectriques et la durée des cycles des produits signifient que la diffusion de nouvelles idées et de solutions technologiques prend du temps dans cette industrie. Enfin, la construction des barrages n’a généralement lieu que pendant les mois d’été, ce qui ajoute d’autres contraintes à l’installation des PKW.
Coûts et bénéfices
Le coût du PKW dépend de la structure existante du barrage, de l’emplacement et de l’étendue du débit d’eau. L’accessibilité de la structure du barrage et les besoins en équipements connexes ont également une incidence sur le coût. Selon le barrage, il peut être plus ou moins coûteux d’installer des modifications telles que PKW. L’installation de PKW peut coûter entre 200 000 et quelques millions d’euros. Dans tous les cas, le PKW peut être rentable, représentant une composante relativement faible du coût global du barrage. Des exemples d’installation de PKW sont régulièrement cités comme prenant jusqu’à 30 % du coût total. Alors que la technologie actuelle du système fermé doit être utilisée manuellement et nécessite une maintenance régulière coûteuse, les PKW ne nécessitent pas de main-d’œuvre opérationnelle et seulement peu ou pas d’entretien est nécessaire.
Aspects légaux
Il n’y a pas d’obligation légale concernant PKW en France et la législation dans ce domaine n’est pas attendue. C’est aux propriétaires de barrages d’installer la technologie. Toutefois, l’amélioration de la gestion des inondations dans les installations hydroélectriques est conforme à certains des principes de la directive 2007/60/CE relative à l’évaluation et à la gestion des risques d’inondation.
Temps de mise en œuvre
EDF a développé la première PKW de 2003 à 2005 au barrage de Goulours (Montagnes des Pyrenées). Le temps de mise en œuvre de PKW varie au cas par cas. Les petits projets peuvent prendre quelques mois, tandis que les projets plus importants peuvent prendre quelques années. Dans les deux cas, des limitations surviennent en raison de la nature saisonnière des travaux de construction de barrages. Les délais d’approbation sont assez longs, ce qui implique une étude préliminaire, une conception détaillée, des appels d’offres, des études environnementales et l’approbation des autorités.
Durée de vie
Il est difficile de commenter la durée de vie de ces investissements puisque la technologie PKW est relativement nouvelle et que la fin de vie n’a pas encore été atteinte. On s’attend à ce que des structures en béton telles que les PKW aient la même durée de vie que les barrages hydroélectriques ou d’autres grands projets de génie civil (c’est-à-dire de 50 à 100 ans).
Informations de référence
Contacter
Francois Lemperiere
Initial innovator of the PKW system
E-mail: forms92@wanadoo.fr
Tel.: +33 145344289
Ahmed Ouamane
Initial innovator of the PKW system
University of Biskra, Algeria
E-mail: a.ouamane@univ-biskra.dz
Frederic Laugier
Dam Safety Engineer
Electricité de France (EDF)
E-mail: frederic.laugier@edf.fr
Tel.: +33 479606245
Sites Internet
Référence
Publié dans Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Dernière modification dans Climate-ADAPT Apr 18 2024
Veuillez nous contacter pour toute autre enquête sur cette étude de cas ou pour partager une nouvelle étude de cas (email climat.adapt@eea.europa.eu a >)
Impact sur la santé:
Mots clés:
Éléments d'adaptation:
Secteurs:
Impacts climatiques:
Niveau de gouvernance:
Caractérisation géographique:
Europe