Une ressource disputée

La Suisse sans énergie hydraulique, ce serait faible et boiteux. 1500 centrales au fil de l'eau et à accumulation réparties sur l'ensemble du pays fournissent aujourd'hui environ 60 pour cent de l'électricité nationale à l'aide de turbines et de générateurs. Et à l'avenir, l'énergie hydraulique devrait encore gagner en importance : "La part de l'électricité dans le mix énergétique global de la Suisse passera de 27 pour cent aujourd'hui à 38-46 pour cent d'ici 2050", explique Robert Boes, professeur d'hydraulique à l'ETH Zurich. Ceci parce que les énergies fossiles sont remplacées pour une transition énergétique réussie et que de plus en plus d'utilisations sont électrifiées, par exemple les transports individuels. A cela s'ajoute le fait que la dernière centrale nucléaire suisse devrait être déconnectée du réseau dans une bonne dizaine d'années. Le photovolta?que, l'énergie éolienne et l'énergie hydraulique doivent être développés en conséquence. Les lacs de barrage ont l'avantage de pouvoir également stocker efficacement de grandes quantités d'énergie sur de longues périodes. C'est particulièrement important pour les mois d'hiver peu ensoleillés.

Combiner des extensions et des constructions nouvelles

"Le pouvoir de stockage de l'eau est un atout majeur pour la transition énergétique de la Suisse",est convaincu Robert Boes. Ces dernières années, son groupe de recherche a mené des recherches intensives sur le potentiel d'extension et de construction de lacs de retenue en Suisse. En 2020, il a calculé combien d'électricité supplémentaire pourrait être produite si les barrages de 38 lacs d'accumulation existants dans les Alpes suisses, d'un volume utile d'au moins 20 millions de mètres cubes d'eau, étaient augmentés de 5, 10 ou 20 pour cent. Les chercheurs ont évalué le potentiel sur la base de huit critères, dont l'impact sur les zones protégées et les infrastructures existantes et la possibilité de transférer la disponibilité de l'électricité en hiver. Résultat : si 17 à 26 des barrages étudiés étaient aménagés, 2,2 à 2,9 térawattheures (TWh) d'électricité supplémentaires pourraient être transférés chaque année de la période estivale à la période critique de l'hiver. La production d'électricité durant le semestre d'hiver par l'énergie hydraulique pourrait ainsi passer de 48 pour cent actuellement à jusqu'à 62 pour cent de la production annuelle.

Le groupe de Boes a également calculé le potentiel de constructions nouvelles dans 62 zones de retrait des glaciers identifiées précédemment. Là où se trouvaient autrefois de grandes masses de glace, de nouveaux lacs naturels ou des zones libres pouvant être utilisées pour des barrages verront bient?t le jour. "Au glacier du Trift dans le canton de Berne, par exemple, la glace s'est tellement retirée en seulement dix ans que le lac pourrait déjà être utilisé pour la production d'électricité", raconte Boes. Aux alentours de ces lacs glaciaires nouvellement formés, il y a souvent peu d'infrastructures existantes et les surfaces libérées ne sont pas protégées dans la majorité des cas. L'analyse de Boes montre que les nouvelles centrales hydroélectriques situées sur les douze sites les plus appropriés produisent entre 1 et 1,2 TWh d'électricité par an gr?ce à l'apport naturel, en tenant compte des biotopes d'importance nationale. Si l'on tient compte des centrales hydroélectriques déjà construites en aval, il est possible de produire 1,4 à 1,5 TWh supplémentaire.

Les études de potentiel du groupe de recherche de Boes ont constitué une base centrale pour les discussions de la "Table ronde sur l'énergie hydraulique", à laquelle la Confédération suisse a invité les organisations environnementales, les exploitants de centrales hydroélectriques, les autorités cantonales et fédérales en ao?t 2020. Les participants ont discuté de la manière dont l'objectif de 2 TWh supplémentaires d'électricité d'hiver pourrait être produit d'ici 2040 : Onze lacs de retenue existants doivent être aménagés à cet effet, dont le lac de retenue du Grimsel dans le canton de Berne et le Mattmarksee en Valais. En outre, quatre nouveaux lacs de retenue ont été proposés. "La pièce ma?tresse de la stratégie est le lac de retenue près du glacier du Gorner, qui pourrait augmenter la capacité de stockage de 650 gigawattheures (GWh) et la production annuelle d'énergie de 200 GWh par an", explique Boes. "Mais les constructions nouvelles sont bien plus controversées que les aménagements de lacs de retenue existants". Elles ont également suscité des critiques lors de la table ronde : la Fondation suisse pour la protection et l'aménagement du paysage a refusé de signer la déclaration finale. Entre autres parce que la construction d'un lac de retenue du Gorner aurait des répercussions importantes sur l'une des dernières montagnes de glace intactes, inscrite à l'Inventaire fédéral des paysages, sites et monuments naturels d'importance nationale. Une fois de plus, il s'est avéré que le développement de l'énergie hydraulique - aussi judicieux soit-il au regard des objectifs climatiques - recèle toujours des conflits d'objectifs.

?quilibrer les intérêts

Quelqu'un qui se penche depuis des années sur de tels conflits d'objectifs est Paolo Burlando, professeur d'hydrologie et de gestion des eaux à l'ETH Zurich. "Les projets hydroélectriques entra?nent toujours une fragmentation des rivières et ont donc des répercussions sur les écosystèmes environnants", explique-t-il en citant un exemple tiré de ses propres recherches : la plaine de Kafue en Zambie est une zone de 240 km de long et de 50 km de large composée de marécages, de lagunes ouvertes et de zones inondées de manière saisonnière. La plaine est alimentée en eau par la rivière Kafue, un affluent du Zambèze. Elle constitue un habitat important pour les antilopes, les zèbres, les hippopotames et 450 espèces d'oiseaux menacées. Mais depuis la construction de deux grands barrages dans les années 1970, la zone est de moins en moins souvent inondée, avec des conséquences négatives pour la biodiversité. Comment dès lors pondérer la nécessité de produire de l'électricité par rapport à la protection des écosystèmes ?

Pour répondre à de telles questions, Burlando et son équipe développent des modèles mathématiques pour la gestion intégrée et participative des ressources en eau. La simulation de scénarios doit permettre de réduire les conflits d'objectifs entre la protection de la nature, la production d'énergie, la rentabilité et la disponibilité de l'eau pour l'agriculture. Dans le cadre du projet européen "DAFNE", Burlando a pu tester un tel modèle en collaboration avec treize partenaires de recherche d'Europe et d'Afrique ainsi que des autorités et des exploitants de centrales électriques sur deux cas concrets : le bassin versant du Zambèze en Afrique australe et celui du fleuve Omo entre l'?thiopie et le Kenya. Les indicateurs clés de la modélisation étaient, entre autres, les revenus des entreprises hydroélectriques, la quantité d'eau disponible pour l'irrigation agricole, les écarts par rapport à l'inondation naturelle d'écosystèmes sensibles ou les effets sur la disponibilité de l'eau potable. Des simulations des changements climatiques ont également été prises en compte. Dans le cas du Zambèze, les chercheurs ont pu montrer que la production d'électricité pourrait être augmentée de 20 pour cent rien qu'avec une meilleure coordination des exploitants de barrages au-delà des frontières nationales. Et ce, sans impact négatif supplémentaire sur les écosystèmes.

Avec la deuxième étude de cas, Omo-Turkana, l'équipe de DAFNE s'est penchée sur un point politique br?lant. Ces dernières années, l'?thiopie a construit pas moins de trois barrages sur le fleuve Omo et veut utiliser l'eau pour la culture de la canne à sucre à grande échelle dans le sud. Parallèlement, l'Omo est l'unique source du lac Turkana, qui se trouve pratiquement entièrement au Kenya et dont l'eau fait vivre des milliers de nomades et leurs animaux de rente. "Nos modélisations ont montré que la production d'électricité en ?thiopie ne limite pas la disponibilité de l'eau au Kenya à long terme, tout au plus temporairement", explique Burlando. "En revanche, le prélèvement d'eau pour les grands projets agricoles est beaucoup plus risqué". Pour la production d'électricité, l'eau est simplement stockée et turbinée, ce qui modifie certes le cours naturel des rivières et les écosystèmes aquatiques, mais n'a aucun impact sur la quantité totale d'eau, contrairement à l'irrigation. Le conflit n'a pas été résolu et aucune coordination institutionnalisée n'a été mise en place. "Mais le simple fait que les deux pays se soient assis ensemble à la même table au niveau des services techniques et aient discuté ensemble de scénarios de gestion concrets et de solutions aux conflits d'utilisation a été un succès pour nous".

Meilleure coordination

Dans le projet de suivi de l'UE "GoNEXUS", les expériences de DAFNE doivent maintenant être appliquées non seulement à l'échelle des bassins versants, mais aussi à l'échelle continentale et même mondiale. Pour ce faire, huit études de cas en Europe et en Afrique seront traitées d'ici 2025, avec un accent particulier sur les interdépendances entre l'eau, l'alimentation, l'énergie et les écosystèmes. Mais les recherches de Burlando sont également précieuses pour la Suisse et sa stratégie énergétique. Dans le cadre du "Swiss Competence Center for Energy Research", le chercheur a notamment réalisé des modélisations pour le système fluvial de la Maggia au Tessin, avec quatre barrages et plusieurs centrales de pompage-turbinage. "Nous avons pu montrer pour la Maggia que la production d'électricité pourrait être augmentée si l'évacuation des quantités d'eau résiduelle des barrages, exigée par la loi, était mieux coordonnée".

Burlando est tout à fait conscient que pour la mise en ?uvre pratique d'une gestion intégrée de l'eau, l'expertise technico-scientifique ne suffit pas à elle seule. Il faut également une volonté politique. Il est toutefois convaincu que la politique serait parfois bien inspirée d'écouter un peu mieux les ingénieurs. "Nous pouvons tout à fait aider à trouver des compromis qui servent l'intérêt public".