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Des besoins énergétiques croissants, combinés à la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre, nous forcent à augmenter la part des énergies renouvelables. C’est pour cette raison que l’on a renouvelé d'efforts pour développer de nouveaux potentiels d’énergie hydraulique. En Suisse, le potentiel de l'énergie hydraulique des grands rivières est pratiquement épuisé. Il n’y a plus guère de vallée sans ouvrages permettant de détourner ou de stocker l’eau pour produire de l'énergie hydraulique. En conséquence, on planifie principalement de petites centrales hydroélectriques équipées d'une puissance inférieure à 10 MW. Il faut donc construire un grand nombre de ces centrales pour augmenter de manière significative la production d’électricité globale. Ceci va mettre nos derniers cours d’eau intactes encore davantage sous pression.
Que va-t-il se passer si les centrales sont construites sur les sites restants ?
Nous ne le savons tout simplement pas. Une réponse approfondie est comme d’habitude bien plus complexe. L’érection de plusieurs petites centrales hydrauliques dans un bassin fluvial pourrait intensifier les retombées, comme la perte d'habitats uniques et la fragmentation de cours d'eau par des barrages.
La prise d'eau d'une centrale réduit le débit et la dynamique fluviale sur plusieurs kilomètres. En Suisse furent ainsi transformés 2‘700 des 65‘000 km de rivière en tronçons à débit résiduel. En région alpine, ces tronçons occupent des terrains très raides. Beaucoup d’espèces habitant des cours d’eau alpins en pente sont adaptées à des débits fort tumultueux. La dégradation de ces biotopes particuliers entraînera la perte des populations adaptées à ces milieux.
La truite est le poisson le mieux représenté dans les rivières alpins de la Suisse. Lors de notre étude de l’impact écologique des petites centrales au fil de l’eau, nous avons remarqué que les truites étaient plus maigres dans les tronçons à débit résiduel. Une dégradation du milieu pourrait également affecter les insectes qui vivent dans le lit des cours d’eau et jouent un rôle central dans l’offre des services écosystémiques. Nous ignorons toujours l’étendue des retombées en aval une fois rétabli le débit naturel.
La densité, situation et répartition de plusieurs centrales hydrauliques sont déterminantes pour la longueur des tronçons isolés et donc la grandeur des populations de poissons. La diversité génétique amoindrie des populations isolées réduit leur capacité d’adaptation à des changements environnementaux. L’isolement peut mener à l’extermination locale ou même à celle de tout un bassin fluvial. Certaines espèces de poissons ont besoin de différents biotopes pour frayer, élever et chercher leur nourriture. La truite de la Suisse, par exemple, fraye souvent en amont et descend après vers la partie centrale du bassin fluvial, ou rejoint un lac, pour se nourrir. Ces exigences posées par les espèces à leur milieu doivent être prises en compte pour maintenir en bonne santé de grandes populations de poissons.
Comment identifier des nouveaux sites appropriés ?
Aujourd’hui, les retombées accumulées et à l'échelle du bassin fluvial ne sont généralement pas prises en compte lors de la sélection de nouveaux sites appropriés. Ceci est dû en partie à un manque de méthodes permettant d'évaluer les rapports complexes entre le degré de fragmentation des biotopes, la dynamique des populations et les exigences du cycle de vie. C'est pourquoi, vu les profits économiques et les préjudices causés à la biodiversité, le site de chaque centrale hydraulique devrait être confronté à des alternatives.
On a proposé plusieurs méthodes d’évaluation écologique concernant la localisation des centrales hydrauliques. Ces méthodes sont basées généralement sur la méthode d’optimisation. L’utilité d’un écosystème, par exemple la biodiversité ou la pêche, ne s’exprime généralement pas en argent. Il faut donc évaluer de manière différenciée le rapport coûts et bénéfices entre une production maximale d’électricité et un impact minimal sur les services écosystémiques.
Actuellement, on développe à l’Eawag un outil de spatialisation permettant de déterminer la viabilité d’une espèce soumise à une configuration donnée de centrales hydrauliques au sein d’un réseau hydrographique. Cet outil s’appuie sur une méthode d’optimisation visant à atteindre des solutions Pareto-optimales (voir illustration). Une valeur cible, par exemple la production d’électricité hydraulique, peut seulement croître au détriment d’une autre valeur cible, par exemple la biodiversité, dans un set de solutions Pareto-optimales. Pareil set de solutions différenciées peut aider les parties prenantes et décideurs à élaborer un bon compromis pour toutes les intérêts.