Centrales au fil de l'eau flexibles
Galerie d'eau de la centrale de Gletsch-Oberwald. L'eau du Rhône s'écoule par cette galerie avec une hauteur de chute d'environ 300 m vers les turbines. La puissance installée est de 14 MW, mais avec une production annuelle de 41 GWh, la puissance moyenne de la centrale n'est que de 4,7 MW. La centrale est construite sous terre afin d'avoir le moins d'impact possible sur l'environnement. Seules quelques petites centrales hydroélectriques suisses utilisent le principe de telles centrales au fil de l'eau à haute pression. Elles représentent pourtant une grande partie de la production totale d'électricité issue des petites centrales hydroélectriques.
Source: FMV
En un coup d'œil
Depuis 2018, la centrale de Gletsch-Oberwald fournit de l'électricité à 9000 ménages. Elle utilise pour cela la déclivité du Rhône entre Gletsch (1750 m) et Oberwald (1450 m) pour produire de l'énergie. La quantité d'électricité produite dépend du débit du Rhône et ne peut pas être adaptée à la demande. En hiver surtout, le débit du Rhône ne suffit souvent pas à faire fonctionner les turbines à leur puissance minimale et l'eau est détournée de la centrale. Des chercheurs de différents instituts, sous la direction de la Haute école spécialisée de Suisse occidentale, ont donc étudié comment les centrales au fil de l'eau pouvaient être exploitées de manière plus flexible afin de fournir une énergie de régulation lucrative. Pour ce faire, en cas de forte demande d'électricité, les turbines reçoivent plus d'eau que le débit effectif du Rhône. Pour ce faire, des bassins de décantation et une partie de la galerie d'eau motrice sont vidés. Lorsque les besoins en électricité sont moindres, ces volumes sont à nouveau remplis d'eau et ainsi utilisés comme réservoir. Ces volumes de stockage peuvent également être remplis lorsque les débits sont faibles, alors que les turbines sont temporairement à l'arrêt. Il est ainsi possible de produire temporairement de l'électricité même en hiver, même si le débit du Rhône est en réalité trop faible
Une exploitation pilote s'est jusqu'à présent déroulée avec succès : la production en hiver a pu être doublée sans adaptations architecturales majeures, uniquement grâce à l'utilisation des volumes de stockage existants dans les bassins de décantation, la chambre de compression et une partie de la galerie d'eau motrice. De plus, l'exploitant a pu proposer tout au long de l'année une énergie de réglage d'une puissance d'environ 1,5 MW. Grâce à de bonnes prévisions concernant les débits et la demande en électricité, l'exploitant de la centrale peut gérer la production et obtenir ainsi de meilleurs prix, ce qui augmente de manière décisive la rentabilité de la centrale.
Grâce à cette utilisation flexible, il faut toutefois s'attendre à des fluctuations plus importantes du débit en aval de la centrale, dans le cours naturel du Rhône. Du point de vue de l'écologie des cours d'eau, ces phénomènes dits d'éclusée peuvent s'avérer problématiques. Des études écologiques parallèles ont toutefois montré une faible influence sur les organismes aquatiques. Afin de réduire au maximum l'impact sur l'écologie des cours d'eau, la centrale est réglée de manière à ce que les pointes de débit soient au maximum 1,5 fois plus importantes que le débit de base. En hiver, le débit est même lissé en raison du nombre réduit d'arrêts et de redémarrages. Néanmoins, pour chaque centrale qui doit être exploitée de cette manière, il faut déterminer au préalable si des débits variables pourraient avoir des effets négatifs sur l'écosystème.
Dans la centrale de Gletsch-Oberwald, l'eau du Rhône est captée et introduite dans un bassin de dessalement (bassin de sédimentation pour les fines entraînées). Une fois le bassin est rempli, l'eau s'écoule par-dessus une cloison jusqu’à la chambre de pression et de là dans le tunnel qui mène aux turbines à Oberwald, 300 m plus bas. En fonctionnement normal, le bassin de dessablage, la chambre de pression et la galerie sont remplis d'eau. Pour un fonctionnement flexible, il est possible d'utiliser (1) les volumes d'une partie de la galerie d'eau sous pression et de la chambre de pression et (2) le volume du bassin de dessablage. La teneur en eau de ces volumes peut être contrôlée par le fonctionnement des turbines et par l'ouverture et la fermeture d'une vanne (rouge) dans la partition aval du bassin de dessablage. Le niveau d'eau dans le tunnel d'eau sous pression ne peut être abaissé que dans une certaine mesure, car si la pression de l'eau est trop réduite, la géométrie du jet d'eau frappant la turbine Pelton n'est plus correcte et la turbine perd de son efficacité et vieillit plus rapidement.
Source (OFEN)
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