HydroO2power -Les réservoirs créés par des barrage sous le changement climatique

Le changement climatique créé des conditions considérablement plus contraignantes pour la production hydroélectrique. L’un des défis réside dans le fait que les centrales hydroélectriques souhaitent de ne pas dégrader la qualité de l'eau turbinée dans leurs cours d’eau et de veiller en parallèle à une production d'électricité optimale.

Ces exigences sont particulièrement difficiles à respecter à la fin de l’été, lorsque l’on observe naturellement peu d'oxygène dissous dans les lacs et conséquemment aussi dans les cours d'eau en aval des installations hydroélectriques. À cette période, le prélèvement d'eau du réservoir est axé sur les aspects environnementaux pour prévenir la mort des poissons, le changement de la communauté des espèces et l’inhibition de la reproduction.

Dans le cas particulier de la centrale de Schiffenen, le projet combine l’observation des paramètres centraux de la production d'électricité avec ceux de l'environnement. Les influences importantes (température et teneur en oxygène dissous du lac) ont été documentés et visualisés (évaluation des données de mesure et simulations numériques). Sur cette base, une mesure concrète pour enrichir en oxygène dissous le rejet en aval de la centrale est analysée. Un lien est ainsi documenté entre l’état du lac, la production d'électricité, et l'enrichissement en oxygène dissous. Les exigences de production d'énergie et de protection de l'environnement peuvent alors être combinées, améliorant de ce fait potentiellement la gestion globale des installations.

Des mesures de température et d’oxygène dissous ont pu être effectuées sur le barrage de Schiffenen dès mai 2022 et pour une année. Un profil vertical sur un seul endroit a été relevé avec une fréquence temporelle d’une heure pour les températures et de 14 jours pour l’oxygène dissous. Les données mesurées par la HEIA-FR sont complétées par des valeurs du maître d’ouvrage Groupe E, et des stations fédérales (météo, débit). Le volume de données ainsi que leur fréquence d’acquisition permettent une analyse scientifique du régime thermique du lac de Schiffenen.

Des simulations numériques (3D et stationnaires) ont été effectuées sur la partie aval du lac, à proximité du barrage. Ces simulations comprennent la description des mécanismes hydrodynamiques, thermodynamiques (stratification), et l’ajout de valeurs scalaires contenant une information sur la concentration d’oxygène dissous. Quatre scénarios ont été analysés, en variant le débit soutiré et la stratification. Le modèle numérique indique une température de l’eau soutirée proche de celle mesurée en aval du barrage (valeurs du SEn). Il en est de même pour les valeurs de concentration en oxygène dissous. L’approche de modélisation choisie avec le logiciel Flow-3D semble permettre de reproduire les conditions approximatives des eaux sortant de la retenue via les turbines.