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Newsletter 1 / 2017
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Du laboratoire à la pratique…

… c'est le but visé par les sept projets pilotes et de démonstration du SCCER-SOE. Nous désirons vous en faire découvrir quatre dans cette newsletter, avec une fiche sur les sédiments dans les lacs de retenue, une interview sur la géothermie à Genève, un article de blog sur la petite hydraulique, et enfin avec un rapport sur l’expérience souvent citée du Grimsel. Mais apprenez tout d’abord comment on en est arrivé là.

Rétrospective

Début de la 2e phase du SCCER-SoE

En janvier 2017, tous les chefs de Work Package et tâches du SCCER-SoE se sont retrouvés pour lancer la deuxième phase.

Après avoir, ces quatre dernières années, établi de nombreux fondements, réalisé toutes les structures nécessaires, lancé et bouclé les premiers projets de recherche, le SCCER-SoE se concentre maintenant sur la mise en œuvre des sept projets pilotes et de démonstration. Ceux-ci, en étroite collaboration avec l’industrie, veulent faciliter la réalisation des buts fixés par la Stratégie énergétique 2050 pour l’hydroélectricité et la géothermie. Les thèmes suivants sont concernés :
  • Expériences de stimulation dans des laboratoires souterrains
  • Échangeur de chaleur à Haute-Sorne (JU)
  • Prélèvement et stockage de chaleur dans le bassin Genevois
  • Stockage de CO2 dans le sous-sol
  • Petites centrales hydroélectriques
  • Sédiments des lacs de retenue
  • Lacs de retenue en zone abandonnée par les glaciers 
Les motions des sept autres SCCER furent également accordées de sorte que les centres de compétence disposeront d’une somme totale de 112 mio de CHF au cours des quatre prochaines années. 
 
Pour la suite, tout est encore ouvert et offre beaucoup de place pour des idées et des discussions. Le président de la CTI, Walter Steinlin, résume ainsi la situation : « Le Conseil fédéral a uniquement donné l’élan initial et les SCCER doivent maintenant développer leur savoir-faire et trouver, en collaboration avec les entreprises, des solutions quant à l’avenir énergétique pour l’après 2020. »

Aperçu

Portrait du projet : Les sédiments toujours sur la brèche

SEDMIX

Quoi ?

Le projet SEDMIX a l’objectif, à l’aide des jets d’eau, d’éviter que des sédiments fins se déposent proche d’un barrage. Les sédiments sont ainsi évacués en suspension, comme naturellement dans les rivières, par les turbines dans la centrale sans effet négatif sur l’exploitation.

Pourquoi ?

La déposition des sédiments fins est le problème majeur de l’alluvionnement (remplissage) de nos retenues dans les Alpes. L’eau qui entre par les rivières pendant des crues annuelles dans les retenues est très chargée avec des sédiments transportés en suspension. Elle est donc plus lourde que l’eau dans la retenue et plonge au fond du lac. Subséquemment, une sorte d’avalanche sous-marine se forme, aussi nommée courant de turbidité, qui progresse au fond en direction du barrage et se décante là lentement. Les dépôts peuvent atteindre chaque année jusqu’à un mètre de hauteur. Ils ainsi réduisent pas seulement le volume utile de la retenue mais peuvent également bloquer les vidanges de fond et les prises d’eau pour la centrale hydroélectrique, ce qui menace leur exploitation durable.
 

Qui ?

Les bases théoriques de SEDMIX ont été développées dans le cadre d’une thèse par Dr. Jolanda Jenzer Althaus au Laboratoire des constructions hydrauliques (LCH) à l’EPFL. Sous le SCCER-SoE et la direction de Prof. Anton Schleiss, il est prévu de développer un prototype d’installation de jets qui devrait être testé et optimisé dans deux à quatre retenues. L’équipe du projet est composé par les responsables Dr. Pedro Manso et Dr. Azin Amini, qui sont soutenus par Dr. Célestin Leupi ainsi que par plusieurs étudiants de master. Dans le cadre du projet FLEXSTOR, KWO est partenaire du projet ainsi que d’autres sociétés d’électricité.
 

Comment ?

Pour pouvoir évacuer les sédiments par les turbines, il est primordial de les maintenir constamment en suspension sans qu’ils puissent se décanter. Pour cela un écoulement vers le haut comme dans un mixer est créé par plusieurs jets d’eau submergés. Un arrangement circulaire de ces jets c’est avéré comme étant le plus efficace. En comparaison avec d’autres mesures de dévasement, cette installation de jets permet d’évacuer environ le double de sédiments. Une analyse préliminaire pour la retenue de Mauvoisin (VS) a démontré qu’avec un volume d’eau turbiné par année de 100 Mio. m3 environ 500'000 tonnes de sédiments fins peuvent être évacués si une concentration en suspension de 5 g/l peut être maintenue à proximité du barrage grâce à l’installation des jets. L’exploitation durable de la retenue peut être ainsi garantie.
 

Quand ?

Le développement du prototype de l’installation de jet a démarré début 2017. Actuellement une étude numérique est menée pour la retenue future du barrage de Trift (BE). Par la suite en 2018 un prototype mobile est conçu qui pourrait être testé dès 2019 dans plusieurs retenues. Tout d’abord il faudrait encore convaincre d’autres sociétés d’électricité à devenir partenaires pour construire le prototype.

En savoir plus :
L'alluvionnement des retenues menace l'exploitation durable de la force hydraulique (PDF)
Des tourbillons pour nettoyer les barrages (site web)
Controlled fine sediment release from a reservoir by a hydrodynamic mixing device (PDF)

Interview avec Andrea Moscariello

Andrea Moscariello
Depuis la deuxième phase du SCCER-SoE, le professeur Andrea Moscariello de l’Université de Genève dirige la nouvelle tâche 1.3, consacrée à l'exploitation et au stockage de la chaleur, ainsi que le Work Package 5 qui recouvre les sept projets pilotes et de démonstration. Il coordonne, dans le cadre du projet GEothermie 2020, plusieurs doctorants et chercheurs principaux, et entretient une étroite collaboration avec les Services Industriels de Genève (SIG) et le Service de géologie du canton de Genève. Le Dr. Luca Guglielmetti, également attaché à l’Université de Genève, le seconde dans toutes ces tâches.
Quelles méthodes utilisez-vous pour évaluer le potentiel géothermique du bassin Genevois ?
 
Ces quatre dernières années, mon groupe de recherche s’est concentré sur la collecte des données disponibles concernant le sous-sol (par ex. les données sismiques, de forages et de stockage) et de leur intégration dans un modèle 3D géologique global. Ce modèle sera constamment amélioré et actualisé. On dispose déjà de nouvelles données grâce à l’engagement remarquable du SIG.
 
Nous développons en outre un nouveau programme d'acquisition de données géophysiques, qui tient compte tant des mesures 2D par sismique-réflexion que des données des forages de faible profondeur (800 – 1500 m) et des profils sismiques verticaux (PSV) 3D. Le but est de capter la chaleur de l’usine d’incinération des Cheneviers (100 GWh par année, 105°C) pour la stocker à faible profondeur dans des roches carbonatées.

Où se situent à vos yeux les grands défis pour l’utilisation de l’énergie géothermique dans le bassin Genevois ?
 
D’un point de vue technique, l’une des plus grandes difficultés consiste à trouver des sites idéals. Pour y arriver, il faut avoir une profonde connaissance des propriétés du sous-sol. Il s’agit par exemple de déterminer comment varient la porosité et la perméabilité de la roche dans la région étudiée. La tâche n’est pas banale, l’exploitation directe de la chaleur exigeant des sols de grande perméabilité, l’échange de chaleur et le stockage nécessitant des réservoirs de perméabilité moyenne. C’est la seule possibilité de stocker des liquides chauds et de les libérer en cas de besoin.
 
L’équipe du professeur Matteo Lupi à l’Université de Genève doit faire face à un autre défi technique. Elle analyse l’apparition de séismes naturels dans le bassin Genevois, pour mieux comprendre et évaluer la réaction de la roche à une pression plus élevée résultant d’une exploitation géothermique.
 
A ne pas négliger non plus les défis juridiques : Le SIG et le canton de Genève sont en train d’élaborer avec succès un cadre juridique devant permettre la réalisation de différents projets géothermiques.

Du nouveau dans le blog

Petite hydraulique
Quel avenir pour la petite hydraulique en Suisse ?

La petite hydraulique est à l’origine de 5 % de notre électricité produite en Suisse et possèderait encore un potentiel de croissance important. Si elle a pu renaitre et se développer depuis les années 90’, c’est essentiellement grâce aux programmes de soutien de la confédération. Aujourd’hui ce soutien est-il suffisant pour donner à la petite hydraulique sa place dans notre futur mix-énergétique ? Quel rôle peut jouer la recherche ?

De Cécile Alligné-Münch
Réservoirs géothermiques
Des réservoirs géothermiques pour nos villes

Les sondes géothermiques et les pompes à chaleur offrent depuis une trentaine d’années une très bonne alternative au pétrole pour chauffer les habitations. La Suisse compte parmi les meilleurs dans ce domaine. Malgré ce succès, la vente des sondes géothermiques stagne pour la première fois depuis 2015. Ceci vient du fait que les sondes géothermiques se volent mutuellement la chaleur en contexte urbain. Que faire ?

De Ueli Wieland

Perspectives

Aux données !
 

Les émotions vécues lors de la première phase de stimulation de l’expérience « In-Situ Stimulation and Circulation (ISC) » au laboratoire souterrain du Grimsel de la Nagra sont derrière nous. Les 6'000 litres d’eau, qui ont permis de multiplier avec succès la perméabilité du granit par un facteur pouvant atteindre 1000, se sont déjà écoulés. L’équipe de Dr. Florian Amann ne circule plus dans de sombres galeries, mais fouille et analyse sur ordinateur les 5 téraoctets de données récoltées. Certes, elles occuperont encore des générations de doctorants, mais des acquis importants se dessinent déjà :
 
Les instruments de mesure installés ont enregistré des centaines de microséismes accompagnés de failles dans la montagne qui purent être mesurées. Mais c’est la grande variabilité des six séries de tests qui a surpris le plus le chef de projet. Tous les capteurs présentèrent des réactions nettes et instantanées, mais de force variable. De grandes modifications de la perméabilité s’accompagnèrent dans certains cas de quelques microséismes seulement, dans d’autres ce fut l’inverse.
 
Entre-temps, les préparatifs à la deuxième phase de stimulation du mois de mai battent leur plein. Puis, cinq séries de tests consisteront à fissurer de la roche intacte, alors que des fissures précontraintes existantes avaient été réactivées dans la première phase.
 
De nombreuses publications sont prévues encore cette année pour pouvoir exploiter dès que possible les premiers résultats de l’expérience ISC.
 
Regardez la vidéo YouTube qui suit, afin de vous faire une idée de l’expérience ISC dans le laboratoire souterrain et d’en savoir plus sur les tenants et aboutissants.

Save the date!

14 - 15 septembre 2017
Conférence annuelle du SCCER-SoE

À Birmensdorf (ZH) à l'Institut fédéral de recherches WSL

Cliquez ici pour en savoir plus

La prochaine newsletter du SCCER-SoE paraîtra en juillet 2017.
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