Sera-t-il possible, un jour, de produire de l’électricité à partir de n’importe quel cours d’eau, de n’importe quel réseau d’eau potable ? C’est la question à laquelle essaient de répondre les équipes du projet européen H-Hope. Les premiers résultats sont prometteurs, mais la route est encore longue avant l’exploitation de cette ressource. 

Comment récolter l’énergie qui se répand dans les réseaux d’eau sous forme de vibration ? C’est, en résumé, la question que se posent les équipes du projet européen H-Hope. Ce projet part d’un constat simple : il existe une importante quantité d’énergie non valorisée à travers les réseaux d’eau potables et d’eaux usées, mais également les cours d’eau ouverts ou encore les canaux. Dans un contexte d’optimisation permanente de l’impact environnemental, la récupération de cette énergie pourrait faire sens, et rendre plus accessible l’hydroélectricité. Aujourd’hui, celle-ci nécessite généralement des investissements financiers importants, ce qui freine son développement.

Avec ee projet H-Hope, l’objectif est donc de trouver un moyen de capter l’énergie générée par les vibrations induites par les vortex dans les flux hydrauliques. Pour l’heure, les équipes du projet sont parvenues à mettre au point des systèmes de récupération d’énergie capable d’alimentation des capteurs IoT (Internet of Things), capables de donner des informations en temps réel sur l’état des réseaux d’eau potable et d’assainissement.

La petite hydraulique, un milieu difficile à dompter

Mais la route est encore longue, pour atteindre la commercialisation de procédés efficaces de production d’énergie de la petite hydraulique. Malgré tout, cette dernière est de plus en plus étudiée pour son potentiel en matière de production d’énergie. Selon une récente étude, depuis 2018, les publications sur le sujet ont littéralement explosé à travers le monde, et en particulier en Chine. Néanmoins, aucune technologie ne fait consensus à l’heure actuelle.

La récupération d’énergie vibratoire, comme le propose H-Hope est une piste prometteuse, également explorée par le projet américain VIVACE (Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy), mais la commercialisation d’appareils de production d’énergie est encore lointaine. Il est d’ailleurs difficile de savoir quel type de rendement il serait possible d’obtenir avec ce type d’équipements.

En revanche, les micro-turbines installées dans les canalisations d’eau potable sont d’ores et déjà utilisées. On en trouve plusieurs exemples en France. Ces turbines utilisent la pression excessive de certains réseaux pour en faire de l’électricité.

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La mer de glace fond de plus en plus vite à mesure que le changement climatique s’accélère. EDF, qui turbine l’eau de fonte du glacier de Chamonix, doit adapter ses captages à cause des sédiments de la fonte.

À Chamonix-Mont-Blanc, la Mer de Glace, plus grand glacier français, ne cesse de reculer. Depuis 1995, elle a perdu environ un kilomètre, un symbole alarmant du réchauffement climatique​. Pourtant, sous cette étendue de glace en sursis, une centrale hydroélectrique unique en son genre continue de fonctionner, exploitant l’eau issue de la fonte du glacier pour produire de l’électricité.

Une centrale sous-glaciaire menacée

Depuis les années 1970, EDF exploite un captage souterrain sous la Mer de Glace. L’eau de fonte s’engouffre dans un réseau de galeries souterraines, descend à 1 075 mètres d’altitude et alimente la centrale des Bois, qui produit chaque année l’équivalent de la consommation domestique d’une ville de 50 000 habitants​. Mais la fonte rapide du glacier entraîne une accumulation croissante de roches et de débris qui menacent de bloquer le captage actuel​.

« Nous avons une incertitude sur le moment où le captage se bouchera », explique Guillaume Marchal, chef du projet de reconfiguration des captages, à nos confrères des Échos. Initialement prévu pour 2030, ce scénario est désormais avancé à 2025​. Pour éviter une interruption de production, EDF a réhabilité un ancien captage à 1 520 mètres d’altitude, transformé en captage de surface protégé par des grilles​.

L’adaptation de l’installation représente un défi logistique et financier. Les travaux ont nécessité le creusement de nouvelles galeries et l’installation de dispositifs de filtration pour préserver les équipements de l’usure accélérée provoquée par les sédiments charriés par l’eau​. Ce chantier, d’un coût de trois millions d’euros, doit permettre une transition vers le nouveau captage sans interruption de la production​.

La mer de glace devrait exister au moins jusqu’en 2100

La Mer de Glace, longue de sept kilomètres et épaisse de 200 mètres, demeure imposante, mais son avenir est incertain. Selon le Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC), même dans les scénarios les plus pessimistes, elle sera encore en glace jusqu’en 2100​. Pourtant, la diminution de son épaisseur et la hausse des températures accélèrent un processus qui pourrait bouleverser le paysage alpin dans les décennies à venir.

Chaque année, des milliers de skieurs et randonneurs foulent la Mer de Glace, souvent inconscients de l’infrastructure cachée sous leurs pieds et des enjeux qu’elle incarne. Elle est à la fois un témoin du changement climatique et un acteur de la transition énergétique, qui illustre le besoin d’adapter notre production d’énergie au changement climatique.

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Face aux défis de la corrosion dans ses infrastructures hydroélectriques, EDF adopte une solution ancestrale et efficace : l’anode sacrificielle. Cette technologie, testée et validée sur ses conduites forcées, promet des gains considérables dans la protection contre la corrosion.

Sur un site hydroélectrique, la corrosion est un ennemi de taille. Les conduites forcées, ces imposantes canalisations en acier transportant de l’eau sous pression vers les turbines, subissent des contraintes constantes dues à l’humidité et aux mouvements. Au fil du temps, ces conditions extrêmes dégradent les structures, menaçant leur durabilité et la sécurité globale des installations. Jusqu’ici, EDF utilisait des films étanches pour protéger ses conduites contre l’eau et l’oxygène, mais cette méthode s’avérait insuffisante sur certains points critiques, comme les interfaces entre les conduites et leurs supports en béton, appelées pilettes. Des percements sont toujours observés et chaque année, cinquante des 10 000 têtes de pilettes sont à changer.

Une anode sacrificielle pour protéger l’acier

EDF, avec sa Division Technique Générale (DTG) et des partenaires industriels, a développé une solution directement issue de l’industrie marine : l’anode sacrificielle. Cette innovation sur les conduites forcées repose sur une réaction électrochimique impliquant le zinc, matériau de l’anode et l’acier. L’anode, en contact direct avec l’acier, agit comme un bouclier : elle s’oxyde à la place de l’acier, offrant une protection contre la corrosion. Le principe est chimique : l’alliage sacrificiel a un potentiel électrochimique plus bas que celui de l’acier, donc l’acier devient la cathode, sous conditions aérobiques et d’humidité.

Julien Schwach, expert corrosion au Centre d’Ingénierie Hydraulique (CIH) d’EDF, détaille les résultats auprès du magazine du Centre d’ingénierie hydraulique : « Les deux matériaux fonctionnent un peu comme une pile, au sein de laquelle l’anode – le zinc – se consomme par dissolution, protégeant ainsi la surface de l’acier ». Sur le parc hydraulique, EDF estime à 40 ans la durabilité de la protection ainsi obtenue.

Un gain environnemental et économique

Cette solution, baptisée Cozi (« co » pour corrosion et « zi » pour zinc) par EDF, a déjà été testée sur le site de Fond-de-France, en Isère, où elle a prouvé son efficacité. Contrairement à la méthode traditionnelle, qui nécessitait le remplacement complet des supports corrodés, l’application des anodes sacrificielles réduit, selon EDF, le temps d’intervention de dix à trois jours, divise les coûts par un facteur de quatre à cinq et diminue drastiquement les émissions de CO2. En effet, les rotations d’hélicoptères, indispensables au transport des équipements dans les zones montagneuses, sont grandement réduites.

Un potentiel de déploiement considérable

L’innovation Cozi n’est pas seulement un progrès technique. Avec un bilan carbone treize fois inférieur à celui des méthodes classiques et un brevet déposé, EDF a déjà déployé cette technologie dans le Massif Central. Elle sera bientôt dans les Pyrénées, sur les conduites forcées servant au transit de l’eau du lac d’Oô vers les turbines de la centrale hydroélectrique de Luchon.

Hors des frontières françaises, EDF y voit un marché à conquérir. Selon ses projections, l’Europe compte 10 000 pilettes. Aussi, l’Amérique du Nord, l’Asie du Sud-Est et l’Océanie ont un parc d’ouvrages anciens âgés de 70 à 80 ans. EDF entend aussi valoriser cette innovation auprès d’autres acteurs de l’hydroélectricité. Julien Schwach conclut : « Cozi est une solution robuste, durable et respectueuse de l’environnement. Nous sommes fiers de démontrer que la lutte contre la corrosion peut être menée avec efficacité, tout en réduisant notre empreinte écologique. »

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