25/01/2019

Première évaluation européenne du potentiel énergétique des moulins à eau et autres ouvrages anciens (Punys et al 2019)

Le projet européen RESTOR Hydro (2012-2015) a effectué un premier recensement des sites anciens sur les rivières européennes, comme les moulins à eau, dans le but de relancer leur production énergétique. Des chercheurs publient les résultats. Environ 65000 sites de production potentielle sont déjà identifiés. Avec 24748 ouvrages soit près de 40% du total, la France est le pays le mieux doté en nombre total d'ouvrages anciens, quoique d'autres (Slovénie, Belgique, Luxembourg) ont une densité en rivière supérieure. Une fois retiré les sites difficiles à modifier en raison de protection environnementale ou patrimoniale, le potentiel de production pourrait être de 6,8 TWh. C'est une première base de réflexion que nos décideurs doivent saisir. En commençant par cesser la destruction de ce patrimoine exceptionnel au nom de la continuité écologique, alors que l'Europe doit atteindre le zéro émission carbone dès 2050, selon les accords de Paris et les préconisations du GIEC. Restaurons et équipons donc ces ouvrages encore en place, dont certains ont apporté de l'énergie à nos territoires pendant près d'un millénaire. 

L'Europe et d'autres parties du monde cherchent des moyens de développer davantage l'hydroélectricité, de la rendre plus durable. Le projet RESTOR Hydro, cofinancé par le programme Énergie intelligente pour l'Europe de l'Union européenne (2012-2015), est l'une des tentatives les plus récentes. Comme le rappellent Petras Punys et ses quatre collègues, RESTOR Hydro "visait à accroître la production d'énergie renouvelable à partir de mini- et micro-centrales hydroélectriques, en identifiant et en restaurant les sites historiques, les anciennes usines hydroélectriques, les sites de barrages et autres structures en rivière".

L'un des principaux résultats de ce projet a été une carte en ligne accessible au public, visant à cartographier les emplacements et les principales caractéristiques des mini- ou micro- sites hydroélectriques historiques, sans exclure les plus grands (1-10 MW). Quelque 65 000 points de données ou sites hydroélectriques potentiels sont présentés sur cette carte en ligne. Les sites individuels avec informations concises sur l'emplacement, le type de structure (moulin à eau, seuil, déversoir), la disponibilité de l'électricité, la sensibilité environnementale et la valeur historique sont affichés à l'échelle du pays. Cependant, aucune estimation de la production potentielle d’hydroélectricité n’est fournie.


Carte des sites recensés en Europe et de leur usage historique extrait de Punys et al 2019, art cit.


Les petites rivières ont joué un rôle essentiel dans l’économie européenne en fournissant ses besoins en énergie à partir du Moyen Âge, et il existe aujourd'hui encore de nombreux moulins à eau et seuils emblématiques, ou leurs vestiges.

Les chercheurs observent ainsi : "Dans l’UE, un potentiel de production hydroélectrique économiquement viable et écologiquement durable est présent dans des milliers de moulins à roues, moulins foulons, scieries, et autres sites historiques, principalement des systèmes à basse chute. Une estimation préliminaire suppose que plus de 350 000 micro ou mini-sites hydrauliques auraient pu exister en Europe à un moment ou à un autre. En raison des changements dans les modes d'utilisation, du réajustement des cours d'eau, de la préservation environnementale nécessaire, tous ces sites historiques ne devraient pas être récupérables aujourd'hui. De nombreux bâtiments et infrastructures historiques se situent dans des «zones de beauté naturelle exceptionnelle» ou autres zones sensibles du point de vue de l’environnement. Obtenir les autorisations nécessaires pour entreprendre des travaux de construction civile dans de tels endroits ne serait probablement pas permis par une législation restrictive."

Le rythme de développement des petites centrales hydroélectriques de l'UE a été relativement décourageant au cours de la dernière décennie, et même les plans nationaux sur les énergies renouvelables publiés ne prévoyaient pas d'objectif considérable pour le secteur. Selon les chercheurs, "cela est dû non seulement à des questions économiques et sociales, mais aussi à des exigences environnementales. Au cours des dix dernières années, le potentiel des nouvelles petites centrales hydro-électriques  a été considérablement affecté, la tendance à la baisse découlant de la législation environnementale qui protège des zones désignées, telles que Natura 2000, les zones affectées par la directive-cadre sur l'eau (DCE), etc."


Carte des sites recensés en Europe selon leur condition de restauration, extrait de Punys et al 2019, art cit.


Quelques résultats de ce travail :

  • La plus forte densité de sites hydroélectriques (nombre de sites par 1000 km2) a été identifiée en Slovénie (99,4), en Belgique (83,5), au Luxembourg (44,1) et en France (39,1).
  • La France, qui totalise 24 748 centrales hydroélectriques potentielles, est clairement en tête des pays de l'UE et représente 38,1% du total.
  • En Europe, le plus grand nombre de sites hydroélectriques dans les pays étudiés se situe en dessous de 40 kW ou groupe de capacité potentielle P1 (59 280 soit 91,33% du total des sites). Viennent ensuite le groupe de capacité P2 (entre 41 et 300 kW) avec 4951 sites soit 7,63% du total, et P3 (entre 301 kW et 1 MW) avec 549 sites soit 0,85% du total. Très peu de sites (seulement 124) ont été identifiés comme étant compris entre 1 et 10 MW, le groupe de capacité potentielle P4 (0,19% du total des sites).
  • Au total, 11 703 sites hydroélectriques sont situés en zones Natura 2000. Les plus grands nombres de moulins à eau Natura 2000 se trouvent en France (857), en Grèce (656), en Allemagne (612) et en Italie (515). Les plus grands nombres de seuils dans les zones Natura 2000 ont été trouvés en Pologne (1356), en France (732) et en Slovénie (380); et pour les sites de nature inconnue en France (3216), en Pologne (741) et en Slovénie (269).
  • Environ 6,8 TWh d’électricité (valeur estimée avec diverses incertitudes) pourraient être produits sur les sites historiques en situation la plus favorables. Cela représente en moyenne 16,5% du potentiel de petite hydroélectricité restant dans les pays de l’UE étudiés (part très variable, de 2 à 78% selon les pays).

Les chercheurs concluent : "Une façon d'améliorer cette évaluation consisterait à incorporer tous les attributs spatiaux des sites potentiels (hydrologie, topographie, etc.) à un algorithme mathématique permettant d'évaluer avec précision les caractéristiques de l'hydroélectricité des sites individuels. Une bonne expérience d’une telle méthodologie existe aux États-Unis."

Discussion
Restaurer et équiper les ouvrages en place pour éviter d'en construire de nouveaux en grand nombre et d'artificialiser des rivières intactes : voilà qui pourrait être une stratégie de bon sens en énergie et écologie.

Comme l'observent les chercheurs, "le potentiel hydroélectrique de l'UE économiquement réalisable et compatible avec l'environnement est presque épuisé (principalement dans les anciens pays de l’UE), et les nouvelles fragmentations des fleuves ne sont pas encouragées. Les documents de politique environnementale recommandent de commencer par moderniser les centrales hydroélectriques existantes avant de procéder à de nouveaux développements ou d'utiliser les structures existantes dans les cours d'eau – barrages, seuils, etc. Ainsi, on suppose que le développement de certains barrages non électriques à des fins énergétiques est réalisable avec un coût d'installation réduit, un coût unitaire moyen d'énergie moins élevé, moins d'obstacles au développement, moins de risques technologiques et commerciaux et dans un délai plus court que le développement induit par la construction de nouveaux barrages."

Et ils ajoutent : "Mais en réalité, ce patrimoine hydroélectrique industriel est souvent négligé dans les projets de restauration des rivières."

Nous ne pouvons hélas que confirmer leur constat pour le cas de la France : les diagnostics hydro-électriques de chaque bassin, qui devaient être obligatoires dans les SDAGE et les SAGE, ont été au mieux fait rapidement dans les années 2010, en excluant souvent les sites de moins de 100 kW (les plus nombreux) au niveau des SDAGE, et généralement sans aucun intérêt de suivi par les gestionnaires. Et pour cause : le ministère de l'écologie et les représentants de l'Etat dans la plupart des agences de l'eau ont décidé d'engager tout le soutien public à la destruction de ce patrimoine ancien au nom de la continuité écologique. Ce choix est vivement contesté, et les audits administratifs montrent que la réforme a été mal menée.

Le travail de Petras Punys et de ses collègues suggère que le choix de la destruction est une erreur du point de vue de la mobilisation des ressources bas carbone. A l'heure où la France a décidé de relancer l'hydro-électricité dans sa programmation pluri-annuelle de l'énergie, les arbitrages de l'Etat doivent changer. L'amélioration écologique de la gestion des ouvrages est compatible avec leur relance énergétique, cela sans ajouter de nouvelles pressions morphologiques aux rivières.

Référence : Punys P et al (2019), An assessment of micro-hydropower potential at historic watermill, weir, and non-powered dam sites in selected EU countries, Renewable Energy, 133, 1108-1123

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