Impact du retrait glaciaire et adaptation du potentiel hydroélectrique dans les Alpes suisses

Impact of glacier shrinkage and adapted hydropower potential in the Swiss Alps

¹ Laboratoire de Constructions Hydrauliques (LCH), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Station 18, CH-1015 Lausanne, Suisse -
e-mail: stephane.terrier@epfl.ch
² Pöyry Switzerland Ltd., Hardturmstrasse 161, CH-8037 Zürich, Suisse (anciennement LCH, EPFL) -
e-mail: martin.bieri@poyry.com
³ LCH, EPFL et e-dric.ch eau énergie environnement ingénieurs conseils, Ch. du Rionzi 54, CH-1052 Le Mont-sur-Lausanne, Suisse -
e-mail: fred.jordan@e-dric.ch
⁴ LCH, EPFL -
e-mail: anton.schleiss@epfl.ch

Résumé

Le réchauffement climatique est une réalité alarmante et conduit probablement à une augmentation de la pression sur les systèmes socio-économiques. Cependant, dans les régions de haute-montagne, il pourrait induire l'opportunité d'adapter des aménagements hydroélectriques existants, ou de développer de nouveaux projets. Dans les Alpes, le recul des glaciers produit tout d'abord, principalement l'été, une augmentation du volume annuel de fonte selon les caractéristiques du glacier et du bassin versant dans lequel il se trouve. A partir d'une certaine surface du glacier, la perte de surface ne compense plus la hausse de l'ablation et une diminution significative des apports liés aux glaciers doit être considérée pour l'exploitation hydroélectrique. En outre, la diminution des surfaces englacées libère de nouvelles surfaces, dont certaines ont un potentiel pour la construction de nouveaux barrages.

L'opportunité de construire de nouvelles retenues et centrales hydroélectriques juste à l'aval de glaciers en recul est étudiée à l'aide de deux modèles. Le premier (GlabTop) est utilisé pour prévoir la future topographie et géomorphologie sous les glaciers afin de déterminer l'emplacement optimal de nouvelles retenues. Deuxièmement, le modèle hydrologique-hydraulique RS3.0 CLIMATE simule l'évolution du glacier et du débit à l'exutoire des bassins versants ainsi que la production hydroélectrique.

Le cas du haut bassin versant de l'Aar en Suisse est présenté. La possibilité d'y construire un nouveau barrage et une nouvelle centrale est étudiée, incluant une évaluation de la rentabilité. Le résultat donne une base pour évaluer l'opportunité d'investir dans de tels projets pour assurer l'approvisionnement hydroélectrique futur en Suisse et de fournir l'énergie de pointe pour le réseau européen.

Abstract

Global warming is an alarming reality and likely leads to an increase of multiple pressures on socio-economic systems. However, in high-mountain regions it might also become an opportunity to adapt existing hydropower schemes and to develop new projects to this reality. In the Alps, the melting of glaciers first produces over the near future an increase of the average annual discharge depending on glacier and catchment characteristics, especially during the summer season. Nevertheless after a certain time, significant decrease of runoff related to glacier melting must be considered for hydropower management. Moreover, the shrinking glaciers free new areas, having the potential for the construction of new dams and reservoirs.

The opportunity to build new dams and hydropower plants downstream of retreating glaciers is studied using two models. The first (GlabTop) is used to predict the future topography and geomorphology underneath the melting glaciers, in order to define the optimal locations of the future dams and reservoirs. Secondly, the RS3.0 CLIMATE rainfall-runoff hydrological model computes the glacier evolution, the river discharge at the outlet of the catchment area as well as the hydropower production of the new schemes.

As a case study the Upper Aare River basin in Switzerland is presented. The opportunity of the construction of a new dam and a hydropower plant is studied, including its economic benefit. The result of the case study provides a basis to assess the potential of investing in such projects to ensure the Swiss hydroelectricity production also in future as well as peak energy for the European grid.