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Les barrages de haute chute

Un barrage de haute chute est principalement utilisé en haute montagne, dans les Alpes et les Pyrénées par exemple. Il profite de la haute altitude pour simuler une cascade très puissante, d’où le nom de haute chute. Deux des plus imposants barrages de ce type sont les barrages de Roselend (1559m d’altitude) et le barrage du Chevril, aussi appelé barrage de Tignes (1794m d’altitude). Ce qui différencie le barrage de haute chute d’un barrage de moyenne chute est la hauteur de chute de l’eau qui est supérieur à 300m.

Les conduites forcées canalisent l'eau du barrage vers les turbines à plusieurs centaines de mètres en contrebas Pixabay

Principe de fonctionnement d'un barrage de haute chute

Principe de fonctionnement d'un barrage de haute chute - © Ecosources

Un barrage de haute chute se base sur le même principe qu’une cascade pour produire de l’électricité. Plus une cascade est grande, plus la force d’impact en bas sera grande. L’installation va donc simuler une cascade et placer des turbines tout en bas, là où la force sera la plus grande. L’installation se décompose en trois parties :

• Le barrage
• Les conduites forcées
• La/les turbines

Le barrage

On peut le retrouver sous différentes formes, en fonction des contraintes mécaniques et géologiques. Son rôle est de stocker l’eau provenant de rivières et de la fonte des glaces au printemps et à l’été pour pouvoir fournir de l’eau en continu à la centrale durant la saison hivernale. La quantité d’eau que le barrage stocke dépend de la disposition géologique de l’emplacement ainsi que des contraintes mécaniques qui lui sont imposées.

Les conduites forcées

Elles forment l’intermédiaire entre le barrage et les turbines, située à plusieurs centaines de mètres en contrebas. Ce sont elles qui sont responsables de la chute d’eau. La puissance fournie aux turbines est d’autant plus importante que la chute est grande.

La/les turbines

Elles sont en France de type Pelton pour les barrages de haute chute. Elles accueillent l’eau avec un faible débit mais avec une pression très élevée. Les plus grosses peuvent avoir une masse de 200 tonnes et générer une puissance d’environ 90MW.

Pour produire de l’énergie électrique à partir d’une source d’eau, deux facteurs entrent en jeu, la hauteur de chute d’eau et le débit d’eau.
Dans les barrages de haute chute, c’est la hauteur de chute de l’eau qui importe plus que le débit. Plus la chute est grande, plus la pression qui sera exercée par l’eau à l’arrivée sera élevée. La pression augmente d’un bar (= 100 000 pascals) tous les 10m. Les barrages de haute chute sont construits dans les montagnes à une altitude de souvent plus de 1 000m. La hauteur de chute entre le barrage et les turbines est alors de plusieurs centaines de mètres. La pression à l’arrivée est donc très grande.

Le second facteur qui entre en jeu est le débit de la source d’eau. Dans le cas des barrages de haute chute, celui-ci est assez faible.
Prenons l’installation de Roselend. Pour une hauteur de chute de 1200m, la vitesse de l’eau optimale récupérée au niveau de la turbine est de 140m/s. L’eau pénètre dans la turbine depuis un injecteur d’un diamètre de 25cm. Le débit qui résulte de cette installation est de 7m3/s. Cela semble beaucoup mais en comparaison, les barrages au fil de l’eau enregistrent des débits de plusieurs dizaines, voire centaines, de mètres cubes d’eau à la seconde.

Dans certains cas, un seul de ces barrages suffit à assouvir les besoins en électricité des habitants de la Savoie.
En contrepartie, ces barrages ne fonctionnent qu’en hiver. Les lacs se vident en hiver et se remplissent en été lors de la fonte des glaces. De plus, la construction d’un tel édifice engendre l’évacuation des villages qui occupent la vallée où reposera le lac, comme ce fut le cas pour le barrage de Tignes, qui tient son nom du village aujourd’hui engloutit.

• Avantages :
• Énergie propre et abondante
• Installation très puissante
• Aménagement du lac pour le tourisme, la pèche, l’agriculture…
• Débit utilisé faible : augmente l’autonomie du barrage en hiver
• Temps de réactivité très rapide en cas de forte demande en électricité
• Inconvénients :
• Installation très imposante : destruction de l’environnement, évacuation forcée des populations, fort impact visuel
• Fonctionnement hivernal seulement
• Installation et entretien très coûteux

Entretien du barrage

Les barrages retiennent plusieurs millions de mètres cubes d’eau à des altitudes parfois supérieures à 1500m. La rupture d’un de ces barrages aurait des conséquences désastreuses pour tout ce qui se trouve en aval. Des contrôles sont alors régulièrement effectués pour prévenir un risque de rupture. Les galeries au sein du barrage et des parois rocheuses sont contrôlées plusieurs fois par mois par les barragistes (employés spécialisés dans les installations hydroélectriques de haute, moyenne et basse chute).
Un contrôle plus approfondit du barrage est effectué toutes les décennies. Le lac est entièrement vidé et une inspection minutieuse de la paroi du barrage ainsi que de l’étanchéité de la vallée, où repose le lac en temps normal, est accomplie. L’objectif est de repérer des fissures, dues en général au contact de la glace avec le béton, et de les combler. De nos jours, les lacs ne sont plus qu’à moitié vidés : l’inspection se fait désormais grâce à des drones sous-marins et aériens.