Hydro-Electricité: énergie verte et renouvelable ?

Introduction

L’énergie produite par les barrages hydro-électriques est généralement reprise dans la liste des énergies dites «renouvelables¹» citée dans les publications statistiques internationales et est considérée par la plupart de nos concitoyens comme une énergie «verte», …Pourtant, ce type d’énergie est de plus en plus remis en cause par les défenseurs de l’environnement et les climatologues eux-mêmes. Qu’en est-il réellement ? Nous présenterons ci-dessous 4 groupes d’impacts qui, dans des mesures diverses, devraient nous permettre de nuancer notre jugement sur la question: émission de gaz à effet de serre, impact sur la biodiversité, impact social et concept de « durabilité».

Quelques chiffres pour commencer. La capacité mondiale installée² de l’ hydro-électrique est estimée à 1292 GW³, les principaux producteurs étant la Chine (352 GW), le Brésil (104 GW) et les États-Unis(103 GW). En Belgique, la capacité installée est d’environ 1,5 GW, le barrage de Coo ayant à lui seul une capacité de 1,164 GW⁴. La part de l’hydro-électricité dans la production mondiale d’énergie était de 16,6 % en 2015, représentant 70 % des énergie renouvelables. On estime la croissance annuelle de la capacité installée à 3,1 % pour les 25 prochaines années.

Emission de gaz à effet de serre

Nous avons souvent tendance à considérer l’énergie hydro-électrique comme pratiquement neutre en termes d’émissions de gaz à effet de serre, ce qui semble loin d’être exact. L’IPCC⁵ (International Pannel on Climate Change) a réalisé un classement des différentes sources d’énergie en termes d’émissions de gaz à effet de serre, présentant une fourchette minimum, maximum et médiane. En résumé, sans surprise, l’énergie électrique produite par le charbon est dans une fourchette comprise entre 700 et 1700 gCO2 eq. / kWh, le gaz naturel est dans une fourchette comprise entre 300 et 900 gCO2 eq. / kWh, tandis que l’hydro-électrique est dans une fourchette comprise entre 1 et 2200 gCO2 eq. / kWh, cette énergie présentant la caractéristique de produire aussi des quantités parfois non négligeables de méthane.

En réalité, le débat est largement ouvert entre les optimistes (généralement, les investisseurs et opérateurs, dont par exemple, la très puissante « International Hydropower Association »), qui présentent des chiffres proches de zéro, car tenant peu ou pas en compte les émissions au niveau des réservoirs, et des chercheurs qui pensent que l’on sous-estime largement la production de gaz à effet de serre de ces réservoirs au point que, dans certains cas, l’on pourrait avoir des chiffres comparables ou même plus élevés, que ceux observés dans le cas des énergies produites par les centrales à combustible fossile⁶.

Cette grande diversité d’opinion se justifie par plusieurs facteurs. Les lobbies sont puissants, financièrement et politiquement, compte tenu des investissements potentiels. Il faut aussi reconnaître que la quantification des émissions est complexe ; l’on dispose de peu de données et les modèles actuels présentent une fiabilité relative, donc facile à remettre en cause par les sceptiques. La question de base est de déterminer la production de dioxyde de carbone (CO2), de méthane (CH4), et d’oxyde d’azote (N2O) due à la décomposition des matières organiques présentes dans le réservoir. L’on peut concevoir aisément qu’un grand réservoir neuf, construit en forêt tropicale et en phase de remplissage va émettre du méthane, et ce pendant de longues années, sachant que le méthane émet 25 fois plus d’ effets de serre que le carbone. Au contraire, une centrale électrique construite au fil de l’eau (comme sur la Meuse par exemple), sans immersion significative en amont, sera proche de 0 en termes d’émission de gaz à effet de serre.

Impact sur la biodiversité

Tout aussi complexe sera l’impact des centrales hydro-électriques sur la biodiversité. On parlera ici principalement des impacts directs sur le milieu halieutique (celui-ci étant néanmoins en symbiose avec le milieu terrestre avoisinant). De nombreuses institutions et associations de par le monde mettent en avant ce problème majeur.

Tout barrage constitue une barrière pour la migration des poissons et un quasi-cimetière pour tout le biotope immergé. Le réservoir constitue donc une discontinuité qui affecte l’entièreté du cours d’eau concerné. Un seul barrage peut affecter l’ensemble d’une rivière non seulement en amont (où beaucoup d’espèces de poissons ne peuvent plus se reproduire), mais aussi en aval, suite à une modification de la qualité de l’eau, si un phénomène d’eutrophisation se produit⁷. Pour tenter de résoudre le problème de la migration piscicole, des systèmes d’échelles à poissons ont été développés. S’ils sont partiellement efficaces dans des rivières peu poissonneuses et à faible diversité d’espèces (nos rivières en Belgique par exemple ou certaines rivières à saumon), ces systèmes sont pratiquement impossibles à mettre en œuvre, dans des cours d’eau très poissonneux et à grande diversité halieutique (l’Amazone, le Mekong et leurs affluents par exemple), chaque espèce nécessitant une échelle spécifique et une grande capacité de passage.

La qualité de l’eau dans certains barrages peut être telle que toute vie sur plusieurs kilomètres en aval est anéantie. Dans ce cadre, le concept de « free flowing river » a été développé pour tenter de sauver certaines rivières à haute valeur « environnementale » en établissant un moratoire interdisant la construction de barrages⁸. De nombreuses campagnes sont menées pour tenter de « sauver » ces rivières, comme dans le cas de la rivière Vijose dans les Balkans⁹. Cependant, le combat est souvent inégal face aux pressions des investisseurs.

Le piégeage des sédiments dans les réservoirs réduit la fertilisation naturelle des sols en aval. Le barrage d’Assouan sur le Nil a eu un effet désastreux sur le secteur de l’agriculture traditionnelle pour cette raison. Le même problème se pose avec acuité dans le delta du Mekong, pour ne citer que ces deux exemples parmi tant d’autres. La conséquence en est l’utilisation massive d’engrais chimiques pour compenser ces pertes de fertilité naturelle.

En termes macro-économique, les centrales hydro-électriques ne sont pas nécessairement gagnantes. Une étude sur le Mékong, qui fait l’objet d’un intense programme de développement de barrages hydro-électriques souvent très controversé¹⁰, a montré que la production électrique génère durant les 20 premières années des revenus supérieurs aux pertes enregistrées en matière de revenus de la pêche (par rapport à la situation sans barrages). Au fur et à mesure du vieillissement des centrales, la production électrique baisse et la courbe s’inverse. A long terme, les profits générés par le secteur hydro-électrique ne parviennent plus à compenser les pertes du secteur piscicole. De plus, les revenus produits par l’hydro-électricité ne profitent pas aux pêcheurs qui eux, endossent de plein fouet la chute de leurs ressources vitales¹¹.

L’impact des barrages sur la biodiversité est tel que dans de nombreux pays (principalement Europe et États-Unis à l’heure actuelle), l’on parle de démanteler les barrages existants. En Europe, une association « Dam Removal Europe¹² » a vu le jour ayant pour objectif de promouvoir la démolition de barrages et « barrières » à travers l’Europe pour permettre aux rivières de retrouver peu à peu une partie de leurs conditions naturelles initiales. Cette association est supportée par l’Union Européenne et de nombreux barrages font ainsi l’objet de démantèlement. Un des exemples les plus spectaculaires est le barrage de Vézins en Normandie sur la rivière Sélune, détruit en 2019. Les barrages sélectionnés sont bien sûr des barrages devenus « inutiles » ou des petits ouvrages ayant été construits pour des raisons qui ne se justifient plus à l’heure actuelle. L’on envisage peu à peu d’intégrer le processus de démantèlement des barrages dans le cadre du cycle de vie d’une centrale hydro-électrique (tout comme dans le cas d’autres centrales classiques ou nucléaires).

Impact sur la société

Tout projet de barrage suscite une grande émotion, parfois violente, parmi les populations concernées, principalement celles vivant dans les zones appelées à être inondée, ou dans les environs immédiats, en amont et en aval. Un exemple récent est celui du barrage de Belo Monte sur la rivière Xingu au Brésil (4eme barrage au monde en termes de production hydro-électrique), qui a affecté de façon indicible le peuple Xingu, avec à sa tête le chef charismatique Raoni Metuktire¹³. Toute une population a été déplacée en dépit de manifestations monstres, de nombreux appels internationaux y compris de la part de la Commission des droits humains des Nations Unies.

Plus anciennement, citons le barrage Kinzua sur la rivière Allegheny (USA) qui fut construit en 1960 sur le territoire protégé de la nation indienne Seneca, ceux-ci forcés de quitter le territoire de leurs ancêtres malgré promesse que ce barrage ne serait jamais construit. Ce barrage porte le surnom de « Perfidy » et a fait l’objet d’une célèbre chanson de Johnny Cash intitulée « As Long as the Grass shall Grow ¹⁴».

Ces exemples sont représentatifs d’une réalité quasi-omniprésente dès qu’un barrage se construit. Les populations déplacées sont souvent des populations rurales et fragiles ayant peu de pouvoir politique. On leur garantit généralement de nouveaux habitats et des infrastructures sociales, mais l’expérience montre que ces populations sont souvent socialement et moralement déstructurées à long terme.

Parmi d’autres problèmes humains que peuvent poser les barrages, il faut citer celui de la gestion des lâchés. Les méthodes culturales pratiquées en aval et basées sur des successions de saisons relativement régulières de crues et de décrues sont perturbées par des lâchés « aléatoires ». Le secteur de la production agricole traditionnelle est également affecté par la perte de fertilité due au transport naturel de sédiments, et les pêcheurs voient également leurs revenus sérieusement amputés pour les raisons déjà mentionnées plus haut.

Enfin, de nombreux ouvrages hydro-électriques sont réalisés par des investisseurs et opérateurs « étrangers ». Ils desservent leur propre pays et non les populations locales. La cascade de barrages construits récemment sur la Nam Ou river au Laos, détruisant ce que l’on considérait comme la rivière « joyaux » de ce pays, ne profitent quasiment qu’à la Chine, tout en affectant durablement une population contrainte au silence¹⁵. L’Inde regarde avec convoitise le potentiel hydro-électrique du Népal.

Durabilité et sécurité

La durée de vie d’une centrale hydro-électrique (et bien entendu des dispositifs en amont, généralement le réservoir) est très variable d’un cas à l’autre. Ce qui limite la durée de vie d’une infrastructure hydro-électrique est la sédimentation dans le réservoir et la dégradation progressive des conditions d’exploitation.

Dans la plupart des cas, si un barrage et ses installations hydro-électrique sont bien conçues et bien entretenues, sa durée de vie peut être relativement longue (on cite 100 ans comme référence). Il n’est pas rare néanmoins que des barrages fonctionnent peu à peu en sous-capacité par suite du sous-dimensionnement des dispositifs d’évacuation de crues (dans ce cas, l’opérateur remplit le barrage en dessous de sa capacité nominale pour constituer une réserve de stockage disponible en cas de crues plus élevées que celles calculées au départ). Le changement climatique et la déforestation/dégradation des sols en amont ont amené, partout dans le monde, à reconsidérer les normes en matière de calcul des crues maximales.

La dégradation de la structure et des digues des barrage peuvent aussi amener l’opérateur à limiter le remplissage du réservoir pour des raisons de sécurité. Certains barrages présentent des risques élevés de rupture au point d’être déclassés (on cite un chiffre de plus de 1600 barrages à risques aux États-Unis). Le barrage de Mossoul en Irak est un barrage à haut risque au niveau de sa structure et a été l’enjeu de chantage de la part de Daech en 2014. Sa rupture causerait des dégâts immenses qui seraient ressentis jusqu’à Bagdad¹⁶.

L’érosion des sols en amont peut amener une quantité énorme de matériaux solides dans le réservoir, qui voit ainsi sa capacité volumique utile se réduire peu à peu. Les calculs standards prévoient une période de 50 à 100 ans avant qu’un réservoir ne soit rempli de sédiments au point de ne plus être opérationnel. Cependant, ce chiffre peut être très variable. Les grands réservoirs américains, par exemple, perdent leur capacité de 0.1 à 0.5 % par an. En Chine, la plupart des réservoirs perdent annuellement 2 à 2.5 % de leur capacité ¹⁷.Pour limiter la sédimentation, il est nécessaire d’assurer une stricte protection des sols en amont par une gestion efficace qui passe idéalement par la création de zones de protection totale, de nombreux investissements en termes de reforestation et de stabilisation des sols et par l’interdiction de toute activité humaine susceptible de fragiliser ces milieux. La gestion sociale de telles mesures est souvent très complexe.

Ces phénomènes sont progressifs. Les centrales hydro-électriques deviennent moins productives et moins rentables avec le temps. La « mort » définitive d’un réservoir, d’un barrage et des installations hydro-électriques associées est inexorable à plus ou moins long terme. Nous sommes face à un phénomène semblable à celui de l’exploitation d’une mine qui s’épuise peu à peu…Finalement, il faut se résoudre à la fermer et aller voir ailleurs…Peut-on ainsi vraiment parler d’énergie « renouvelable » ?

Conclusions

Ce qui précède sont des concepts généraux qui s’appliquent de façon forte ou faible selon les situations locales. Chaque centrale hydro-électrique doit être vue dans son contexte spécifique qui influe chacun des 4 thèmes évoqués ci-dessus de façon très différente. Les grands barrages hydro-électriques construits dans des régions tropicales ont à priori un impact beaucoup plus considérable que des petits barrages au fil de l’eau bien conçus, sachant que ceux-ci génèrent une production plus aléatoire, selon les cycles de crue et de sécheresse. De nombreuses analyses ont été réalisées sur ce sujet. Il est intéressant de citer l’organisation « International Rivers¹⁸ », institution militante affichant clairement ses opinions en matière de développement du secteur hydro-électrique de par le monde, tout en investissant dans des études très documentées.

Compte tenu de la rapide croissance du secteur, les études d’impacts ont parfois tendance à être « bâclées » afin d’éviter de « perdre son temps » dans des débats publics. Les graves questions éthiques et environnementales en matière de déplacement de population, de perte quasi-irréversible de biodiversité dans les plus belles rivières encore intactes au monde, et les inconnues sur les impacts réels sur le climat sont souvent escamotées. Pourtant, une bonne gouvernance est essentielle pour permettre à tous les acteurs de participer aux décisions en disposant d’informations transparentes et de scénarios comparatifs.

L’objet de cette analyse n’est pas de dénigrer systématiquement l’énergie hydro-électrique. Celle-ci fait partie des options du mix énergétique. Le problème est en fait de savoir s’il faut continuer à l’inclure dans la catégorie des énergies « renouvelables », ce qui en définitive booste les promoteurs et permet aux gouvernements d’améliorer, de façon peut-être douteuse, les statistiques nationales en matière d’efforts pour le climat et l’environnement. Comme la part de l’hydro-électrique dans le « renouvelable » est estimée à 70 %, les efforts mondiaux en la matière se verraient fortement amputer si nous avions l’impudence de retirer ce secteur de cette catégorie. Un tel changement de catégorie permettrait cependant de rendre le débat plus « objectif » au niveau des choix énergétiques, car ce « label » biaise la perception à la base. Nous pourrions réfléchir sur les critères qui amènent à classer cette énergie dans la catégorie « renouvelable», autres que le simple fait que cette énergie n’est pas d’origine fossile. Certains types d’infrastructures hydro-électriques » pourraient être considérées comme « renouvelables » alors que d’autres, qui ne satisferaient pas à ces critères, n’accèderaient pas à ce statut.

Au niveau belge, la production hydro-électrique est limitée, le potentiel de développement est faible, et une grande partie de ce développement concerne de petites installations présentant des inconvénients sans rapports avec les exemples cités ci-dessus. C’est déjà moins le cas de l’Europe où de nombreux projets considérés par certains comme hautement risqués au niveau environnemental sont en préparation¹⁹. La situation se complique encore dans des régions à forte croissance de la demande énergétique, notamment l’ Asie et l’Amérique du Sud. Dans la situation présente, une partie importante de l’électricité produite par les centrales hydro-électriques dans le monde pourraient même être qualifiée de « green washing ». Si l’on n’admet pas cette réalité dans le cadre d’un vrai débat en parfaite connaissance de cause, les dommages collatéraux que l’on laissera derrière nous pour les générations futures seront probablement autant discutables que ceux produits par l’énergie nucléaire ou par l’utilisation de combustibles fossiles.

Cette analyse concerne donc peu la politique nationale belge, mais en tant que partenaire d’institutions internationales et de conférences sur le climat, elle a son mot à dire et se doit au préalable d’avoir une ligne stratégique cohérente sur ce sujet .

L’auteur de cette analyse, Eric Tilman, chercheur-associé d’Etopia, est Ingénieur Civil de l’UCL et Hydrologue. Il est Ingénieur Conseil pour de nombreux gouvernements, institutions financières et agences de développement à travers le monde dans le domaine de la gestion des ressources en eau, des études d’impacts environnementaux d’ouvrages hydrauliques ainsi que la gestion des risques liés aux crues et aux sécheresses dans le cadre de programmes de résilience face aux changements climatiques. Récemment, il a présidé la session « Sustainable Hydropower » à la conférence « River Symposium » à Brisbane (Australie)-Oct 2019. Il est le développeur et administrateur de la plateforme web « riversnetwork.org ».

Twitter : @riversnetwork