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MINI HYDRAULIQUE

Thierry de MAULEON

11-04-2013

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• Le barrage C’est un ouvrage de génie civil en pierres, gabions, béton ou enrochements permettant de créer un seuil sur un cours d’eau garantissant l’alimentation de prise d’eau d’un aménagement hydro-électrique. Il existe aussi des barrages d’accumulation permettant de stocker de l’eau en prévision d’une demande d’électricité future.

• La prise d’eau Elle capte une partie du débit de la rivière. Il peut s’agir d’un simple canal munie d’une grille (pour filtrer les gros débris) équipée d’un dispositif de nettoyage au fonctionnement automatique, voire d’ouvrages plus techniques et modernes

• La passe à poisson Il s’agit d’un dispositif de contournement d’un aménagement permettant aux poissons migrateurs de remonter ou descendre le cours

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• Le canal d’amené Le canal d’amené dirige l’eau vers une zone ou la pente est favorable à l’installation d’une conduite forcée et permet de décaler le local technique et ses installations électromécaniques du cours d’eau. Ce canal peut être à ciel ouvert, enterré ou être directement une conduite.

• Le dessableur L’eau déviée dans le canal par la prise peut transporter des quantités importantes de matière en suspension (boues) et des sédiments (sable, gravier) qui doivent être éliminés, sans quoi, ils combleront le canal et endommageront rapidement les vannes et la turbine.

• La chambre de mise en charge C’est un petit bassin qui permet de garantir que la conduite forcée est en tout temps en eau. Elle fonctionne comme tampon entre la prise d’eau et la conduite. Dans le cas d’une régulation hydromécanique de la turbine, c’est en général sur la chambre de mise en charge que se situera le contrôle de niveau utile à la régulation du débit de la turbine.

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• La conduite forcée Réalisée en matière synthétique pour les faibles chutes (PVC ou PEHD) ou en métal pour les hautes pressions, la conduite à pour but d’amener l’eau en écoulement forcé

de la chambre de mise en charge à la centrale. En quelque sorte, elle reproduit artificiellement la chute d’eau. Elle doit faire l’objet d’un dimensionnement particulièrement rigoureux afin d’éviter

une perte de charge incompatible avec le turbinage optimal.

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• La centrale De taille réduite, la centrale regroupe l’ensemble des équipements électro - mécaniques de l’installation qui sont :

- la vanne de garde : Placée à l’entrée de la centrale, elle régule le débit dans la turbine et permet de la mettre hors d’eau ;

- la turbine : Issue des roues à eau, la turbine est un moteur rotatif (pâles) entraîné par la pression de l’eau guidée jusqu’à la turbine par la conduite forcée. Elle transforme la plus grande partie de l’énergie hydraulique en énergie mécanique. Il existe 2 familles de turbines : les turbines à action (Pelton, Cross-flow) et les turbines à réaction (Francis, Kaplan, pompes inversées). Chaque type de turbine adaptés aux différentes exigences des cours d’eau (hauteur de chute et débit) ;

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- l’alternateur : Il convertit l’énergie mécanique fourni par la turbine en énergie électrique. Il peut être synchrone ou asynchrone suivant les cas (centrale isolée ou raccordée au réseau) ;

- les organes de contrôle et de commande de l’installation

- le transformateur : Il permet d’élever la tension de sortie de l’alternateur pour transporter le courant

sur le réseau de transport ;

• la connexion au réseau électrique de transport (un transformateur est requis) ou de distribution.

• Le canal de fuite ou de restitution Après son passage dans la turbine, le canal de restitution permet le retour du débit turbiné au cours d’eau.

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• Les différents types de centrales au fil de l’eau La centrale basse chute avec canal : La centrale basse chute en pied de barrage :

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La centrale haute chute sans canal :

La centrale haute chute avec canal :

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• Petite hydroélectricité et environnement Guide PHEE (cf PACA) ADEME – ARPE (Iso 14001) - Guide - Animation filière

• L’énergie hydroélectrique est la première filière de

production d’énergie renouvelable électrique à l’échelle mondiale.

• La petite hydroélectricité est par ailleurs très respectueuse de l’environnement

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• En général un projet de petite hydroélectricité suit les étapes suivantes :

1- Préambule : installation d’une station de mesure régulière du débit et

mesure de la hauteur de chute 2- Diagnostic (possibilité d’aide du PRELUDDE) 3- Etude d’Avant projet sommaire (APS) ou de faisabilité 4- Etude d’Avant projet détaillé (APD) 5- Exécution

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Quelles réglementations applicables à la micro-hydroélectricité et quelles évolutions législatives ?

● Réglementation applicable

– Autorisation / Concession – Cas dérogatoires : moulin fondés en titre et usines dont PMB <

150 kW et 1919 ● Évolutions

– Étude d'impact – Autorité environnementale – Révision des débits réservés – Classement des cours d'eau

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Réglementation

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Les fondements de l'hydroélectricité sont la loi du 16 octobre 1919 sur l'utilisation de l'énergie hydraulique et la loi sur l'eau du 3 janvier 1992. Ces textes ont été codifiés et remplacés par le code de l’Énergie (Livre V article L511-1 à L531-6) et par le code de l'environnement (article R214-71 à R214-84). « nul ne peut disposer de l'énergie des marées, des lacs et des cours d'eau, quel que soit leur classement, sans

une concession ou une autorisation de l'Etat »

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Puissance Maximale Brute (P.M.B.)

PMB = 9,81 x Q x H

Q : débit maximum dérivé en m3/s

H : hauteur de chute brute en m

Entreprises dont la PMB > 4500 kW : Régime de la concession

Entreprises dont la PMB < 4500 kW : Régime de l’autorisation préfectorale

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Entreprises dont la PMB > 4500 kW : Régime de la concession

Service instructeur DREAL (Toulouse)

Correspond à d'importants ouvrages utilisant le fort débit du cours d'eau où une forte hauteur de chute.

Concessionnaire sur le territoire du Parc : EDF

Usines : Pinet, Truel, Jourdanie et complexe du Levézou avec notamment le Pouget

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Barrage de Pinet

Conduites forcées du complexe du Pouget

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Entreprises dont la PMB < 4500 kW : Régime de l'autorisation

Service instructeur DDT / Service Police de l'Eau

Dossiers instruits suivant les articles R214-72 à R214-78 du code de l'environnement.

* Font l'objet d'une conférence administrative des services intéressés ;

* Font l'objet d'une enquête publique ;

* Sont soumis à l'avis du CODERST ;

* Font l'objet d'un arrêté préfectoral d'autorisation donné pour une période de 30 ans.

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Cas dérogatoires

Service instructeur DDT / Service Police de l'Eau

Moulin fondés en titre :

Moulin dont l'existence est avérée avant l'abolition des privilèges en 1789 et dont la consistance est restée inchangée.

Autorisations dont la PMB < 150 kW antérieurs à la loi de 1919 :

Installations reconnues régulièrement autorisées sans limitation de durée (R 214-84 CE) et gérées de la même manière que les authentiques droits fondés en titre.

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Évolutions réglementaires

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Étude d'impact

L’actuel article L. 122-3 du code de l’environnement dispose que le décret n° 2011-2019 du 29 décembre 2011 portant réforme des études d'impact des projets de travaux, d'ouvrages ou d'aménagements dresse «la liste limitative des ouvrages qui, en raison de la faiblesse de leurs répercussions sur l’environnement, ne sont pas soumis à la procédure de l’étude d’impact.»

L’étude d’impact est donc la règle, la dispense d’étude d’impact est l’exception.

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Étude d'impact

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Étude d'impact

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Autorité environnementale

Les législations européennes et nationales prévoient que les évaluations d’impacts environnementaux des grandes opérations sont soumises à l’avis, rendu public, d’une «autorité compétente en matière d’environnement» : l’autorité environnementale.

L’autorité environnementale a ainsi été créée par le décret n° 2009-496 du 30 avril 2009.

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Evolution du débit réservé

L’article L.214-18 du code de l’environnement impose à tout ouvrage transversal dans le lit mineur d’un cours de laisser dans le cours d’eau à l’aval, un débit minimal garantissant en permanence la vie, la circulation et la reproduction des espèces présentes.

Ce débit, d’une manière générale, ne doit pas être inférieur au 1/10ème du module (valeur plancher).

Il ne doit pas être inférieur au 1/20ème du module sur les cours d’eau dont le module est supérieur à 80m3/s ainsi qu’à l’aval d’ouvrages assurant la production d’électricité aux heures de pointe.

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Evolution du débit réservé

Les obligations relatives au minimum légal prévues à l’article L.214-18 s’appliquent aux ouvrages existants, lors du renouvellement de leur titre d’autorisation ou, au plus tard, au 1er janvier 2014.

Cette prescription s'applique aux fondés en titre

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Classement des cours d'eau

En application de l'article L.214-17 du Code de l’environnement, un projet de classement des cours d’eau

en liste 1 et en liste 2 est en cours élaboration.

Ce nouveau classement des cours d’eau participe à la

mise en œuvre du SDAGE 2010-2015, en intégrant les enjeux liés à la continuité écologique et au cadrage des différentes réglementations européennes.

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Classement des cours d'eau

Les cours d’eau ont été sélectionnés :

- en liste 1 : pour prévenir la dégradation de la continuité écologique et limiter au mieux les impacts sur la continuité écologique par des aménagements correctifs au fur et à mesure des renouvellements d’autorisations ou

de concessions, ou à l’occasion d’opportunités particulières de travaux.

- en liste 2 : pour rétablir la continuité écologique (y compris le transport sédimentaire) en imposant, au plus tard dans les 5 ans, aux ouvrages existants les mesures correctrices de leurs impacts.

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Classement des cours d'eau

La liste1 est établie à partir des cours d'eau, partie des cours d'eau ou canaux qui répondent à l'un au moins des trois critères suivants :

- ceux en très bon état écologique ;

- ceux jouant un rôle de réservoir biologique définis par le SDAGE ;

- ceux pour lesquels une protection complète des poissons migrateurs vivant alternativement en eau douce et en eau salée est nécessaire.

Ce classement remplace le régime réservé des cours d'eau

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Classement des cours d'eau Au titre de la liste 1, est donc proposée l'intégralité des cours d'eau, bassins versants ou tronçons de cours d'eau identifiés en annexe 7 du SDAGE Adour Garonne 2010-2015

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Classement des cours d'eau Le classement remplace le régime réservé des cours d'eau qui représentaient sur le territoire du PNRGC 1546 km de cours d'eau ou de tronçons de cours d'eau. Environ 850 km sont proposés au déclassement. 826,3 km sont proposés en liste 1 au titre de l'article L214-14 du CE avec seulement 100 nouveaux km intégrés à ce classement.

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Classement des cours d'eau Au titre de la liste 2, dans le département, sont proposés 29 cours d'eau ou tronçons de cours d'eau pour lesquels la restauration de la continuité écologique apporterait un gain biologique réel avec toutefois une priorisation du classement préalablement à sa déclinaison opérationnelle : priorité 1 : 7 tronçons de cours d'eau à traiter sur la période 2012-2017. priorité 2 : 22 tronçons de cours d'eau pour 80 ouvrages à gérer au delà de 2017.

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Classement des cours d'eau Sur le territoire du PNRGC, le Tarn de la confluence avec la Jonte jusqu'au Pont de Saint Rome est proposé au classement en liste 2. Ouvrages sont concernés : la chaussée du Pont Lerouge et la chaussée de la Glacière. Le classement définitif (liste 1 et 2) interviendra le 1er janvier 2014.

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Diversité des habitats : la Truite fario

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CYCLES BIOLOGIQUES/

BESOINS VITAUX

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Création d’un ouvrage transversal sur cours

d’eau (absence de ripisylve) Sens d’écoulement

Un ouvrage transversal entraîne également, par modification des écoulements, des érosions de berges à l’amont (le cours d’eau « essaie » de contourner l’obstacle).

La position de l’ouvrage, sa longueur et la forme du seuil influent sur ces phénomènes d’érosion. La nature des

berges et les protections naturelles ou anthropiques offrent une résistance plus ou moins efficace.

Un ouvrage transversal entraîne un blocage des sédiments à l’amont

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Sens d’écoulement

Sédimentation + érosion en berge

(modification h/l)

Érosion progressive

La sédimentation à l’amont de l’ouvrage est régressive et peut bloquer des matériaux au delà du « plan d’eau » (remous hydraulique).

A l’aval, le déficit de sédiment entraîne une érosion progressive.

Création d’un ouvrage transversal sur cours

d’eau (absence de ripisylve)

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Sens d’écoulement

Sédimentation

L’augmentation de la hauteur de chute entraîne une augmentation de l’énergie : la fosse de dissipation s’agrandit (érosions de berges, incision et déchaussement de l’ouvrage...)

Si le blocage sédimentaire est inférieur aux apports dûs aux érosions de berges, des dépôts peuvent apparaître à l’aval...

Sédimentation + érosion en berge

(modification h/l)

Érosion progressive

Création d’un ouvrage transversal sur cours

d’eau (absence de ripisylve)

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• Aides financières de l’Agence de l’eau Adour-Garonne sur la continuité écologique dans le

cadre de son Xème programme.

• Jeudi 11 avril 2013 à Millau

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Quels enjeux pour le 10ème programme ?

Un outil pour atteindre les objectifs du SDAGE et du PDM en 2015 (et 2021)

• Atteindre 60% de masses d’eau en bon état écologique en 2015

• A ce jour, 48 % des masses d’eau en bon état,

• Dégradations importantes de l’hydromorphologie des cours d’eau :

modification de régime hydrologique, rectification , endiguement de lit mineur,

incision, rupture de continuité écologique…

3 grandes priorités Restaurer les fonctionnalités des milieux,

Réduire les pollutions diffuses, notamment agricoles,

Gérer l’eau de façon rationnelle et prospective

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Restaurer les fonctionnalités des milieux

Augmentation des enveloppes 98 M€ 120 M €

La nature des actions éligibles ne change pas,

Cours d’eau et annexes, zones humides, biodiversité

Aide pour l’animation, la sensibilisation, les études (inventaires, diagnostics …), le montage de programmes pluriannuels territorialisés, les travaux et aménagements inclus dans ces programmes…

Augmentation générale des taux de subvention.

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Les taux d’aides pour la continuité écologique

Actions Taux (max)- modalités Modalités particulières

Etudes générales 50%

Effacement ou

arasement d’ouvrages

transversaux

80% Si une chute résiduelle

persiste, elle doit être

franchissable

Franchissement piscicole

Transport solide

Ouvrages permettant la

restitution des débits

réservés,

Réduction d’impact des

étangs

Taux de base 30%

40% pour les ouvrages

situés sur les cours d’eau

classés en liste 2

60% pour les actions

coordonnées

Ne sont pas éligibles les

travaux sur des ouvrages:

-lors d’une augmentation de

puissance > à 20%

- en application d’une nouvelle

autorisation pour des ouvrages

n’ayant pas produit durant le 9 ème

programme

Animation spécifique

pour la mise en œuvre

d’opérations

coordonnées

70% Restauration de la

continuité sur un axe ou une

portion de cours d’eau

significatif

Equipement de collecte

des déchets flottants

30% Dans le cadre d’un schéma

directeur de gestion des

déchets flottants à l’échelle

d’un bv

Communication 50 %

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Exemple d’aménagements pour: la montaison

• Réalisation ou restauration des systèmes de franchissement à la montaison: passes à bassins, à ralentisseurs, rampes rustiques et rampes à anguilles, rivières de contournement, ascenseur, systèmes combinés.

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Exemple d’aménagements pour: la dévalaison

• Grilles fines + dégrilleurs et goulotte de dévalaison, échancrures

• y compris les travaux d’amélioration des performances (débits d’attrait, engravement...) ou de facilitation de gestion (équipement de dégagement des bois bloqués dans les ouvrages…).

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Exemple d’aménagements pour: une restauration intégrale

• Effacement ou arasement de l’obstacle

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Merci de votre attention

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Construit en 1984 75m de large 7m de hauteur de chute 2 turbines Kaplan 2 génératrices

asynchrones de 1000kVA

Débit turbiné : 35m3/s Production moyenne

annuelle : 4 à 5 GWh

L’usine de la MEUSE

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