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244-3 La Petite Hydroélectricité
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ASIE

Chine

En 2016, la Chine représentait à elle seule 51% de la capacité totale installée dans le monde (< 10 MW). Le pays a l’avantage de posséder les plus importantes ressources hydrauliques au monde, qui représentent environ 29 % du potentiel total mondial de la petite hydraulique. Néanmoins, cette domination ne serait possible sans une réelle volonté politique de l’Etat.

Le début de la petite hydraulique en Chine remonte à plus de 100 ans, avec la construction de la première PCH en 1912. Depuis, elle n’a cessé de se développer sous l’impulsion des gouvernements successifs, notamment à partir des années 1950.

D’abord construites dans le but principal d’électrifier les zones rurales (éclairage, transformation des produits agricoles et irrigation), les PCH ont par la suite permis de dynamiser le développement économique de ces régions isolées. En 2002 par exemple, le gouvernement a lancé le programme «Apporter l’électricité aux communes» pour fournir l’électricité à 1 061 communes.

Par ailleurs, depuis une vingtaine d’années, la petite hydroélectricité est de plus en plus encouragée au travers diverses politiques de soutien aux énergies renouvelables, au même titre que le solaire ou l’éolien. Ces mesures répondent à la nécessité de diversifier le mix énergétique de la Chine dont l’économie a connu une croissance spectaculaire au cours des deux dernières décennies. C’est ainsi que le gouvernement a récemment mis en place le Plan d’Action pour une Stratégie du Développement Énergétique 2014-2020 dont le but est de faire face à la demande croissante en énergie tout en réduisant les problèmes écologiques et environnementaux auxquels le pays est de plus en plus confronté. Il doit aussi faire face à des contraintes liées à l’indemnisation des terres, au coût de la main-d’œuvre et au déplacement et la réinstallation des populations.

En parallèle, pour inciter les investissements privés, le gouvernement chinois a mis en place dès 1994, des mesures fiscales préférentielles pour les PCH : diminution des taxes, prêts à faible taux d’intérêt, tarifs préférentiels… De plus, certaines régions accordent une exonération fiscale pour les deux premières années d’exploitation et une réduction de moitié de l’impôt pour les trois années suivantes.

Ainsi, fin 2005, la Chine avait construit plus de 40 000 petites centrales hydrauliques (puissance installée inférieure à 25 MW) et la capacité installée totale dépassait 40 GW. Plus concrètement, la petite hydroélectricité fournissait alors en électricité la moitié du territoire, 1/3 des districts et des villes et 1/4 de la population. Avec une croissance annuelle moyenne de 5 à 10 %, la capacité installée de la Chine s’élevait en 2016 à 39 800 MW, soit un potentiel développé de près de 63%. A titre de comparaison, l’Europe -qui est l’une des régions à avoir le plus développé la petite hydroélectricité- avait une capacité installée de 18 684 MW la même année, soit plus de 2 fois inférieure à celle de la Chine.

La petite hydraulique présente l’intérêt d’être techniquement et économiquement viable mais aussi d’apporter une alternative plus écologique aux sources de production d’énergie traditionnellement utilisées en Chine. En particulier, les investissements entrepris à partir de 2003 (dont 50 % proviennent du gouvernement) ont comme objectif de réduire des 2/3 la consommation totale du pays en bois de chauffage d’ici 2020, permettant ainsi de réduire efficacement les dommages aux forêts et à la végétation. Par conséquent, les PCH permettent chaque année d’éviter la déforestation de 130 000 hectares et de réduire l’émission de CO₂.

Vietnam

Le Vietnam possède beaucoup de collines, plateaux, fleuves, rivières et lacs. De plus, grâce aux précipitations annuelles importantes (entre 1500 mm et 2000 mm en moyenne), le réseau fluvial achemine vers la mer plus de 870 milliards de m³ d’eau, ce qui correspond à un débit moyen de 37 500 m³/s. Ainsi, le Vietnam présente des caractéristiques géographiques favorables au développement de centrales hydroélectriques.

Néanmoins, la répartition des centrales à travers le pays est inégale et se concentre principalement au Nord avec les grandes centrales hydroélectriques de Son La, Hoa Binh et Lai Chau. En outre, il est très coûteux et difficile de fournir de l'électricité aux régions du Sud où la demande en électricité est élevée.

En parallèle, la petite hydroélectricité présente de nombreux avantages : coûts d'installation abordables, temps de transport des matériels court, zone d'installation peu étendue et rapidité, simplicité de l'installation. La mise en place des PCH semble plus appropriée à la région où le terrain est souvent accidenté. En particulier, c'est une solution pour développer le réseau électrique dans les régions éloignées et sous-développées, qui sont principalement situées dans les zones montagneuses.

Alors que le pays a développé plus de 1 800 MW de PH, les principaux obstacles à son développement sont les suivants:

• Absence d'un cadre institutionnel et réglementaire solide ;

• Manque de compétences techniques ;
• Risques environnementaux et sociaux élevés ;
• Faible retour sur investissement ;
• Mauvaise qualité et contrôle de la sécurité incertain.

AFRIQUE

En Afrique subsaharienne, on estime à plus de 620 millions (soit près des deux tiers de la population), le nombre de personnes n'ayant pas accès à l’électricité. Cet accès apparaît donc comme un enjeu essentiel de développement de ces populations. Cependant, tant que les coûts du transport de l’électricité sur de longues distances resteront aussi élevés, les options décentralisées demeureront les seules réponses envisageables actuellement aux besoins des populations rurales, dispersées sur d’aussi vastes territoires.

L’Afrique de l’Ouest et surtout l’Afrique de l’Est sont les deux sous-régions d’Afrique présentant les potentiels de développement en petite hydraulique les plus élevés du continent, chacun n’ayant exploité que 3% de sa capacité potentielle en 2016.

L’Afrique de l’Est possède de nombreuses ressources en eau exploitables puisqu’elle abrite notamment la région des Grands Lacs, le bassin du Nil Blanc et le bassin du fleuve Congo. D’ailleurs, dans plusieurs pays (Burundi, Éthiopie, Malawi, Mozambique, Ouganda et Zambie), les grandes centrales hydroélectriques constituent la grande majorité de la production nationale d’électricité. Pourtant, alors que l’Éthiopie et le Kenya ont une capacité potentielle en petite hydroélectricité qui s’élèvent respectivement à 1500 et 3 000 MW, celle-ci demeure largement inexploitée : respectivement 6% et 32%.

Malgré un développement de la petite hydraulique lent, il semble que l’Afrique de l’Est ainsi que l’Afrique Australe s’intéressent de plus en plus à cette technologie. En effet, la capitale kényane Nairobi a récemment accueilli le CIPH et le Marché commun de l’Afrique orientale et australe (COMESA) qui ont coordonné une formation de cinq jours pour diffuser et partager les connaissances avancées chinoises en la matière dans les pays du COMESA. En outre, beaucoup d’états d’Afrique de l’Est ont déjà mis en place des tarifs d’achat ainsi que des politiques d’énergie renouvelable.

Rwanda

Au Rwanda, la grande rivière Nyabarongo offre un intéressant potentiel hydroélectrique dont le gouvernement compte bien tirer parti. En particulier, il souhaite construire plusieurs barrages au fil de l’eau qui permettraient de rendre accessible à toute la population l’électricité d’ici 2024. En mai 2018, seulement 30 % de la population –en majorité des villes- disposait de l’électricité, tandis que dans les zones rurales, moins d’une personne sur dix y avait accès.

En 2019, une centrale d’une puissance de 2,6 MW devrait voir le jour sur la rivière Mukungwa, entre Kigali et Gisenyi. Bien que cette capacité soit minime, elle suffirait à répondre aux modestes besoins en électricité de la région. Précisément, cette nouvelle centrale fournira assez de courant pour alimenter l’équivalent de quelques milliers de résidences.

Ce projet est mené en collaboration avec la compagnie East African Power, dont le but est d’apporter l’énergie aux villages isolés d’Afrique de l’Est. Selon son directeur, le Canadien Daniel Klinck, « L’accès à l’électricité est l'un des meilleurs moyens d’enrayer la pauvreté et d’améliorer la santé. Par exemple, quand les citoyens ont l’électricité, ils cessent d’utiliser le kérosène, qui coûte cher et qui est également à l’origine de maladies respiratoires. » Concernant le Rwanda, il pense que le développement du réseau électrique entraînera un bénéfice considérable pour l’économie, avec l’arrivée d’industries et d’entreprises importantes comme des fabriques de verre et de métal.

Il ajoute : « Cela va donner de l’emploi aux gens. Je crois au commerce beaucoup plus qu’à l’assistance pour aider au développement. Pour le moment, on a environ 200 mégawatts installés et l’électricité coûte cher. Mais on a le potentiel pour beaucoup plus. Dès qu’on aura augmenté la capacité, le coût va diminuer. C’est ce que l’on va voir au cours des dix prochaines années. À ce moment-là, les industries vont venir en masse au Rwanda. »

Bien que source de développement pour le pays, les industries et entreprises consommeront de grandes quantités d’énergie du réseau, empiétant sur les besoins de la population. Les PCH joueront donc un rôle majeur en tant que sites de production d’électricité hors réseau pour électrifier les zones reculées, que ce soit au Rwanda comme dans le reste de l’Afrique.

Madagascar

Après avoir réalisé qu’uniquement 5 % de la population rurale malgache a accès à l’électricité, le Gret a mis en place entre 2008 et 2015 le projet d’électrification rurale Rhyviere (Réseau hydroélectrique villageois : énergie et respect de l’environnement). Cette expérience visait à répondre aux enjeux du développement de la micro-hydroélectricité, dont les objectifs principaux étaient les suivants :

• développer l’électrification rurale à Madagascar en s’appuyant sur l’hydroélectricité et les partenariats public-privé ;
• contribuer au renforcement de la professionnalisation des acteurs publics et privés concernés par l’électrification rurale ;
• permettre une amélioration du cadre de vie et du développement économique des zones rurales malgaches par un accès durable à l’électricité.

Financé notamment par l’Union européenne, l’Agence de développement de l’électrification rurale (Ader) et des entreprises privées, ce projet a permis la réalisation de trois mini-réseaux (sites d’Ampasimbe, de Sahasinaka et de Tolongoina) desservant environ 10 000 personnes. Ce projet a cherché à démontrer que l’hydroélectricité constitue, dans un contexte où l’accès en eau le permet, une solution technique viable pour électrifier des petits centres urbains ou de grandes communes rurales.

Le projet à œuvrer dans le but de définir les conditions permettant à la petite hydroélectricité de constituer une solution pertinente pour l’électrification rurale à Madagascar. Pour ce faire, la stratégie consistait à développer des centrales pilotes en s’appuyant sur des mécanismes, procédures et outils adaptés au contexte et conçus avec les acteurs du secteur.

Sites choisis :

• Le site de Tolongoina (région Vatovavy Fitovinany), situé à la lisière d’une forêt classée et revêtant une dimension environnementale forte, a offert l’occasion de travailler sur l’impact environnemental du projet et sur un dispositif de protection du bassin versant, en partenariat avec les populations riveraines.
• Le site de Sahasinaka-Fenomby-Mahabako (région Vatovavy Fitovinany) a permis quant à lui de travailler sur la problématique institutionnelle avec la création d’un Organisme public de coopération intercommunale (OPCI) entre les trois communes concernées.
• Le site d’Ampasimbe-Onibe (région Atsinanana) se situant à moins d’une vingtaine de kilomètres du réseau Jirama thermique de la ville touristique de Foulepointe a permis de se pencher sur l'enjeu de la revente d’électricité à la Jirama. La centrale, une fois installée a pu en effet alimenter le réseau Jirama et en diminuer la consommation de gasoil.

L’expérience du projet Rhyviere renforce le constat sur l’importance d’un pouvoir public compétent et impliqué pour favoriser la pérennité des systèmes pluri-acteurs.

EUROPE

Suisse

La Stratégie énergétique prévue pour 2050 de la Suisse, prévoyant de sortir du nucléaire tout en gardant une indépendance énergétique forte, contraint les collectivités et les entreprises à repenser l’organisation du parc électrique suisse, et à chercher de nouvelles sources de production. Ainsi, dans ce contexte, un intérêt particulier est porté sur la petite hydroélectricité. Des projets se mettent en place et présentent l’avantage de ne pas être soumis à un régime de concession et de ne générer aucun impact sur l’environnement.

Parmi les projets de petite hydroélectricité figurent les installations de turbinage des eaux usées. Ces dernières consistent à produire de l’hydroélectricité à partir des eaux usées. Malgré leur faible développement, il existe déjà quelques installations en Suisse. Ce type de production est d’autant plus intéressant dans un contexte où le coût énergétique et financier important des stations d’épuration (STEP) est régulièrement critiqué. En effet, la consommation électrique totale des STEP en Suisse est environ estimée à 0,5 TWh par année (correspondant à la consommation de 100 000 foyers), accompagné d'une augmentation de la consommation de 15% à prévoir pour le traitement les micro-polluants. S'employer à récupérer l’énergie hydraulique des eaux usées permettrait alors de réduire la facture énergétique et de favoriser une indépendance énergétique des STEP.

Il existe différentes possibilités de production hydroélectrique sur les réseaux d’eaux usées :

• turbiner les eaux usées avant qu’elles ne soient traitées à la station d’épuration ;
• turbiner les eaux usées traitées avant leur rejet dans un milieu naturel.

En comparaison aux aménagements hydrauliques classiques, le turbinage sur les eaux usées possède certaines spécificités influence sur la qualité des eaux avec la présence non négligeable de matières grossières dans les eaux brutes non traitées, risquant d’obstruer la conduite et la turbine. Cela rend obligatoire la présence d’un tamiseur et d’un bassin en amont de la conduite forcée. De plus, la concentration élevée en matières en suspension peut endommager la turbine, et entraîne donc une maintenance et un remplacement plus fréquents de celle-ci. Ce problème ne se pose à priori pas pour le turbinage des eaux traitées, dont la qualité est semblable à celles des eaux de rivière. Par ailleurs, il faut prendre en compte la mise en charge du réseau : les réseaux d’eaux usées étant à surface libre, une nouvelle conduite forcée devra être construite pour le transport des eaux entre la turbine et la prise d’eau.

La topographie singulière des montagnes de la Suisse ainsi que l’important encouragement de ce type d’installations laissent sous entendre qu’il existe un potentiel encore non exploité dans ce pays. En outre, aucune étude de potentiel à l’échelle de la Suisse n’a été réalisée depuis l’étude DIANE datant de 1995.

Abréviations

PH : Petite hydraulique (ou hydroélectricité)

PCH : Petite centrale hydraulique (ou hydroélectrique)

kW : Kilowatt

kWh : Kilowatt-heure

GWh : Gigawatt-heure

MW : Mégawatt

m³/s : Mètre cube par seconde

CO₂ : Dioxyde de carbone

Bibliographie

• PRATAP SINGH Rana, YEELAN YAP Sidney, XIANLAI Wang et al. Rapport Mondial sur le Développement de la Petite Hydraulique 2016 [en ligne]. Rapport de recherche, WSHPDR 2016. Organisation des Nations Unies pour le Développement Industriel, Vienne, et Centre International sur la Petite Hydraulique, Hangzhou : ONUDI, CIPH, 2016, 40 p. Disponible sur : http://www.smallhydroworld.org/fileadmin/user_upload/pdf/2016/WSHPDR_Executive_Summary_2016_French.pdf (Consulté le 22/03/2019).
• ICSHP. ICSHP NEWS : The 8th Hydropower for Today Forum held in Lusaka, Z [en ligne]. Disponible sur : http://www.icshp.org/default.htm (Consulté le 22/03/2019).
• MAGDELAINE Christophe. La production d'énergie hydroélectrique dans le monde bat des records [en ligne]. Disponible sur : https://www.notre-planete.info/actualites/3269-hydroelectricite_record.