Rôle de l'OFEN dans la construction du mur du Spitallamm sur la rivière Grimse

L'énergie hydraulique joue un rôle important dans la stratégie énergétique 2050. En remplaçant le barrage de Spitallamm, Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) veut s'assurer que l'eau du lac Grimsel puisse être utilisée à long terme pour la production d'électricité. La construction a commencé en juin 2019, et la première pierre a été posée en juin 2021. Ralph Kienle, spécialiste technique à la section Surveillance des barrages de l'Office fédéral de l'énergie, explique le rôle de l'OFEN dans ce projet.

Energeiaplus: A 1900 mètres d'altitude, Kraftwerke Oberhasli construit un nouveau barrage devant l'ancien d'ici 2025. L'ancien mur sera alors inondé. L'OFEN est chargé de surveiller la sécurité des barrages en Suisse. Quel est le défi de ce projet de construction du point de vue de l'autorité de surveillance ?

Ralph Kienle : A notre connaissance, il n'a jamais été prévu de construire un nouveau barrage directement sur le côté aérien d'un barrage déjà construit.

Le grand défi pour nous était, avant tout, au début : le KWO a soumis un projet avec l'intention de construire le nouveau mur et, en même temps, de continuer à exploiter le barrage existant normalement. En d'autres termes, ils rempliraient le réservoir et le videraient pour produire de l'électricité comme auparavant.

Quelles sont les considérations de l'OFEN à cet égard ?

Lors de la phase d'évaluation du projet dans le cadre de la procédure d'autorisation de construire, il nous incombait, en tant qu'autorité de surveillance, d'évaluer si tous les scénarios de dommages et de défaillances imaginables avaient été pris en compte. En ce qui concerne l'excavation pour la fondation du nouveau mur (juin 2019 à novembre 2020), c'est-à-dire pour les travaux de dynamitage et d'enlèvement des roches qui ont été effectués dans la zone de fondation de l'ancien mur, nous avons demandé des vérifications de stabilité supplémentaires au KWO avant le début de la construction, en supposant des scénarios extrêmes.

Par exemple, nous nous sommes demandé : comment se comportera le mur existant si la roche stable sur laquelle il repose est enlevée pour servir de fondation au nouveau mur ? Toutes les vérifications de stabilité ont été effectuées avec succès.

Par ailleurs, nous sommes soutenus dans notre travail sur le projet Spitallamm par un expert en ingénierie et un expert en géologie, afin de pouvoir maîtriser ce travail techniquement exigeant, qui prend également beaucoup de temps.

Qu'ont alors révélé les fouilles ?

Pendant l'excavation des roches, le géologue du projet a continuellement mis à jour les prévisions géologiques. Les vérifications de stabilité individuelles ont dû être vérifiées et recalculées sur la base des enregistrements réels. Les résultats ont montré que le projet peut se poursuivre comme prévu.

Le "vieux" mur endigué constitue-t-il un problème pour l'exploitation future du barrage du Grimsel ?

Nous avons discuté intensément de la question de savoir si le "vieux" mur endigué pouvait présenter un risque pour l'ensemble du barrage. Ici aussi, nous avons innové, soulevé et rejeté de nombreuses questions, mais nous n'avons finalement pas été en mesure d'identifier de manière convaincante des risques significatifs.

Nous avons pensé à différents phénomènes. En voici une sélection : le béton du vieux mur pourrait-il se dilater plus rapidement ("gonfler") si le mur existant est entouré d'eau des deux côtés ? Quels effets cela aurait-il sur les flancs de la roche (en les "repoussant") ? Le mur existant doit être inondé.

La ventilation des cavités murales était également un problème (plus d'informations à ce sujet ci-dessous). Le KWO a également calculé ce qui se passerait si l'eau du "petit lac" entre l'ancien et le nouveau mur gelait, et si et comment cela augmenterait la pression sur le mur (pression de la glace du mot-clé).

Le mur actuel du Spitallamm a environ 90 ans et a besoin d'être réparé. Aurait-il été possible d'utiliser l'eau du lac du Grimsel sans une nouvelle construction ?

Les signes de vieillissement et la détérioration de l'état ou des dommages existants n'ont cessé d'augmenter, et se sont même plutôt accélérés récemment. Dans un rapport d'expertise datant de 2011, le KWO a pu démontrer qu'il n'y a pas de danger immédiat pour les tiers, pas même en cas de tremblement de terre. Cependant, le développement ultérieur était difficile à estimer et devait être basé sur de nombreux modèles et hypothèses. Or, à un moment donné, le barrage du Spitallamm, et avec lui le lac du Grimsel dans sa partie supérieure, serait devenu inutilisable, ce qui aurait déjà entraîné une perte de production considérable.

Afin d'éviter une situation peu claire, incertaine et imprévisible, et sachant que la planification et la réalisation d'un projet de rénovation ou de nouvelle construction du barrage prendraient plusieurs années, l'OFEN a décidé en 2015 d'ordonner à la KWO de reprendre immédiatement les travaux de planification de la rénovation du barrage de Spitallamm et de présenter un projet prêt à être approuvé d'ici 2017. L'objectif est, bien sûr, que cela soit ensuite mis en œuvre en termes de construction.

Comment l'OFEN surveille-t-il le projet et les travaux de construction du Grimsel ?

En avril 2016, une bonne année avant le dépôt du projet d'agrément, une première rencontre a eu lieu entre KWO et l'OFEN. Il s'agissait de la gestion des questions de sécurité liées au projet de construction. Début juin 2017, nous avons ensuite reçu les documents du projet de la part de l'autorité d'approbation des constructions compétente du canton de Berne avec l'ordre de procéder à l'examen de sécurité.

Notre résultat est le suivant : le nouveau barrage répond aux exigences de sécurité (méthode de construction, qualité du béton, surveillance, sécurité en cas de crue, possibilités de vidange du lac), pour autant que certaines conditions soient remplies.

Il s'agit de conditions qui affectent chaque phase du projet : Avant le début de la construction, pendant la construction ou dans le cadre de la mise en service. Des réunions régulières ont lieu entre la KWO, ses planificateurs et son géologue, ainsi que l'OFEN et les experts auxquels il a fait appel, afin de discuter de l'état d'avancement du traitement des conditions et de suivre le développement du projet.

Depuis 2016, 19 réunions ont eu lieu dans ce cadre. Selon la période de l'année, les réunions se déroulent sur place et comprennent une visite du chantier de construction. Bien entendu, il ne faut pas manquer de voir le magnifique paysage et les impressionnantes installations du chantier. Je tiens également à souligner le bon déroulement des travaux de construction.

Comment le barrage est-il exploité et l'eau stockée est-elle utilisée pendant la période de construction de 6 ans ?

Totalement libre, à l'exception d'un prélèvement de trois mois dans le lac Grimsel au début de 2025 pour des raisons de construction. Lorsque le nouveau barrage sera achevé, l'ancien barrage du Spitallamm sera inondé, comme mentionné ci-dessus. Pour ce faire, il faudra compenser et raccorder des tunnels dans le mur existant afin que l'air contenu dans les cavités du mur (passages de commande, puits de raccordement, pièces pour les installations) puisse s'échapper complètement.

Sinon, il reste des bulles d'air, qui peuvent développer des forces destructives et causer des dommages indésirables au mur. Idéalement, ces galeries ne devraient être créées que lorsque le lac est abaissé. Il faut également prévoir des raccords pour les voies d'écoulement d'un côté de l'ancien mur à l'autre, sinon le nouveau mur resterait sec.

Comment est-il possible que l'opération puisse se dérouler sans restrictions ?

Les raisons sont les suivantes :

• Le KWO a fourni toutes les preuves nécessaires (et celles-ci ont été vérifiées par l'OFEN et ses experts) que le mur existant continue de répondre à toutes les exigences de stabilité. Afin de préparer la zone de fondation nécessaire pour le nouveau mur, il a fallu enlever de la roche à l'aide de techniques de dynamitage à proximité immédiate du mur et directement à la base du mur (voir photo). Les travaux de dynamitage eux-mêmes étaient également soumis à certaines restrictions.
• Un barrage n'est pas une construction rigide, il est toujours un peu en mouvement. Même en fonctionnement normal, le comportement de tous les barrages est surveillé. Dans ce cas, le mur existant fait l'objet d'une surveillance accrue depuis deux ans, conformément à un plan de surveillance élaboré conjointement par le KWO et l'OFEN et finalement approuvé par l'OFEN :
  Des instruments de mesure supplémentaires, partiellement automatisés, ont été installés à cet effet. Ceux-ci enregistrent les valeurs en permanence. Dans le cas des instruments non automatisés, les mesures manuelles sont effectuées par les préposés du barrage KWO, par exemple deux fois par semaine tout au long de l'année. Le KWO évalue et interprète en permanence les résultats.
• Toutes les deux semaines, le KWO traite graphiquement les données et envoie un rapport à l'OFEN. Nous évaluons ensuite également si tout est "dans le vert". Si ce n'est pas le cas, il faut en déterminer les causes, évaluer les conséquences possibles et décider des mesures correctives nécessaires. Jusqu'à présent, ce dernier n'a jamais été le cas.

Faits concernant le barrage du Grimsel :

Le lac du Grimsel contient aujourd'hui 94 millions de m3 d'eau (contenu énergétique : 263 gigawattheures).
Le barrage existant de Spitallamm a une hauteur de 113 mètres. Il a été construit entre 1926 et 1932. Le mur de Seeuferegg fait également partie de l'usine.
Le nouveau mur du Spitallamm a coûté 125 millions de francs suisses.

Le lac du Grimsel est le réservoir le plus connu, le plus grand et le plus important du KWO. Il est en fait trop petit pour son bassin versant. En été, une grande quantité d'eau doit être utilisée pour la production d'électricité (sinon le lac déborde), alors qu'elle pourrait être mieux utilisée en hiver.

Le KWO souhaite donc élever le barrage de 23 mètres. Cela permettrait d'augmenter le volume de stockage du réservoir de 75 millions de mètres cubes pour atteindre un nouveau volume de 170 millions de mètres cubes. Le stockage de 240 GWh d'énergie supplémentaire serait possible. Cela suffirait à alimenter 60 000 à 100 000 foyers en électricité.
Interview : Brigitte Mader, Communication Office fédéral de l'énergie