Les pays en développement prévoient de développer considérablement la production d’énergie hydroélectrique dans leur besoin désespéré d’électricité et d’irrigation. C’est aussi une décision stratégique d’utiliser leurs propres ressources. Après l’énergie nucléaire pour ce qui est de fournir une production de charge de base à faible teneur en carbone et fiable à long terme, l’hydroélectricité est un excellent moyen d’augmenter la production d’énergie sans hypothéquer l’avenir de votre pays aux approvisionnements en combustibles fossiles d’un autre pays.
Plus de six cents barrages hydroélectriques sont actuellement en construction et plus de 3 000 sont prévus dans un avenir proche. La plupart de ces sites se trouvent en Asie et en Amérique latine (Vox.com). Cela doublerait la quantité d’hydroélectricité dans le monde (voir figure ci-dessous).
Cette quantité d’hydroélectricité nécessitera environ 3 000 milliards de dollars d’investissement et produira environ 60 000 milliards de kWh d’électricité au milieu du siècle. Elle fournirait de l’eau d’irrigation et suffisamment d’électricité pour sortir près d’un milliard de personnes de la pauvreté absolue. Et cette quantité d’hydroélectricité éviterait à 50 milliards de tonnes d’émissions de carbone d’entrer dans l’atmosphère.
Qui n’aimerait pas ça ?
Les pays en développement prévoient d’augmenter considérablement la production d’énergie hydroélectrique dans leur… besoin désespéré d’électricité et d’irrigation, et comme décision stratégique d’utiliser leurs propres ressources pour fournir une production de base fiable à long terme et à faible teneur en carbone. Mais il y a des coûts cachés pour la planète et les moyens de subsistance de nombreux citoyens qui doivent être atténués. Sinon, nous nous exposons à d’autres conséquences inattendues. On voit ici le barrage McNary le long du fleuve Columbia, à la frontière entre Washington et l’Oregon. Source : DOE EERE
Mais il y a un autre côté à cette histoire. Une expansion spectaculaire de l’hydroélectricité, en particulier dans les régions tropicales où se trouvent bon nombre de ces pays en développement, affectera aussi considérablement les écosystèmes fluviaux. Il y a même des questions sur les aspects à faible émission de carbone de l’énergie hydroélectrique, bien qu’elles soient exagérées.
La recherche d’une énergie bon marché pourrait bien endiguer la plupart des rivières importantes de cette planète.
Les barrages hydroélectriques peuvent nuire aux espèces de poissons de rivière, dont la plupart sont déjà en danger ou en péril. En fait, les poissons d’eau douce constituent l’un des groupes de vertébrés les plus menacés sur Terre. La disparition de ces poissons, même localement, peut nuire aux sociétés et aux économies qui dépendent de la rivière. Comme la plupart de ces sociétés sont également pauvres et connaissent une croissance démographique rapide, cela devient une double peine.
Top : Plus de six cents grands barrages hydroélectriques sont actuellement en construction (points bleus – 17%)… et plus de 3 000 sont prévus dans un futur proche (points rouges – 83%), principalement en Asie et en Amérique latine. Une telle croissance de l’hydroélectricité fournirait suffisamment d’eau d’irrigation et d’énergie pour sortir près d’un milliard de personnes de la pauvreté absolue et éviterait 50 milliards de tonnes d’émissions de carbone d’ici le milieu du siècle. Remarquez qu’aucune n’est prévue aux États-Unis ou en Europe occidentale, où se trouvent actuellement la plupart des centrales existantes. En bas : Barrages hydroélectriques existants. Source : Christiane Zarfl et al, Aquatic Sciences (DOI : 10.1007/s00027-014-0377-0)
Pendant l’approche initiale des poissons vers un barrage hydroélectrique, la pression augmente dans l’eau qui s’approfondit derrière le barrage. Les poissons entrent alors dans un tube d’aspiration ou nagent sous une vanne, où il y a une décompression rapide et une poussée d’eau. La vitesse dépasse souvent la vitesse à laquelle les poissons peuvent garder le contrôle de leur propre nage, les projetant et les heurtant contre des objets, des murs ou d’autres poissons. Ils sont malmenés alors qu’ils sont entraînés dans le système.
Enfin, le poisson entre dans la rivière en aval du barrage où les forts tourbillons et le mélange violent des différentes eaux provoquent des contraintes de cisaillement qui peuvent arracher les écailles et les nageoires ou causer la mort.
Les dommages physiques résultant des changements rapides de pression sont appelés traumatisme barométrique, ou barotraumatisme (voir la figure sur le barotraumatisme ci-dessous). Une décompression rapide peut arracher les organes internes tels que les intestins, l’œsophage, l’estomac et les vessies natatoires. Leurs yeux peuvent sortir.
Pensez au barotraumatisme d’Arnold Schwarzenegger à la fin de Total Recall lorsqu’il est projeté sur la surface martienne pour mourir de décompression dans son atmosphère ténue.
Les blessures subies par les poissons qui passent les barrages hydroélectriques comprennent le fait d’être frappés contre des objets dans les… eaux violentes et le barotraumatisme – un dommage induit par la pression, tel que l’arrachage d’une partie des entrailles du poisson, que l’on voit ici sous forme d’emboles (bulles) dans l’œil d’un jeune saumon Chinook lorsque ses yeux sortent. Lors d’une décompression rapide, la vessie natatoire du poisson, utilisée pour maintenir la flottabilité, peut se rompre et le gaz peut pénétrer dans les organes, les tissus et, dans ce cas, l’œil. Crédit : PNNL Ecology Group
La gravité de ces effets nocifs est décidée par :
– la hauteur de chute ou la différence d’élévation des eaux devant et derrière le barrage
– la conception de la centrale
– l’hydrologie du site
– la tolérance individuelle de chaque espèce de poisson
La connaissance de ces effets devrait nous permettre de concevoir des barrages hydroélectriques plus respectueux des poissons. Ce sujet est maintenant sérieusement étudié.
Richard Brown et ses collègues du Pacific Northwest National Laboratory étudient de près le barotraumatisme. Brown noteque la vessie natatoire est un organe cible particulièrement courant puisqu’elle contient beaucoup d’air. Et la plupart des poissons ont une vessie natatoire. Deux des rares exceptions sont les lamproies et les myxines.
Des espèces comme le saumon ont un seul épisode de reproduction dans la rivière avant de mourir. Ainsi, le seul stade de vie qui peut être affecté par le passage en aval est le saumon juvénile. D’autres poissons, comme la truite, traversent les turbines plus d’une fois lorsqu’ils migrent vers l’océan après le frai et font des allers-retours dans la rivière.
Un autre problème, selon Brown et al, 2014, concerne les grandes rivières de plaine d’inondation en Asie du Sud-Est, en Amérique du Sud et en Australie, où la dérive des œufs et des larves fait partie de la vie de nombreux poissons et augmente la probabilité de rencontrer des barrages. Même en Amérique du Nord, les œufs, les larves et les petits juvéniles de doré jaune et d’esturgeon peuvent dériver sur de longues distances et leur fragilité les rend très sensibles aux barotraumatismes.
« Comprendre l’écologie et le moment de la dérive des larves, ainsi que le moment du premier gonflement de la vessie natatoire dans la vie d’un poisson, sera essentiel pour comprendre leur susceptibilité au barotraumatisme. »
Connaître l’hydraulique des barrages et la biologie, les cycles de vie et le développement des jeunes poissons, permettra de mieux concevoir les barrages hydroélectriques. Les turbines peuvent être modifiées pour éviter les changements rapides et importants de pression. Cela permettra également de réduire l’usure des turbines elles-mêmes. Des routes alternatives à travers le système par les poissons, sans détourner beaucoup d’eau, permettront aux poissons de mieux survivre à cette gageure.
Mais les options d’atténuation sont coûteuses. Et l’on ne sait pas si les pays en développement peuvent se les permettre ou choisiront de les mettre en œuvre. Le long de notre propre fleuve Columbia, ici dans le nord-ouest du Pacifique, plus de 7 milliards de dollars ont été dépensés depuis 1950 pour tenter de sauver les espèces de saumon en améliorant les stocks, en construisant des passes à poissons telles que des échelles ou des marches, en filtrant les dérivations d’irrigation, en réhabilitant l’habitat et en fournissant un passage en aval. Malgré cela, nous comptons toujours sur la production d’écloseries le long de la rivière pour sauver ces espèces de l’extinction.
Cependant, les solutions actuelles aux États-Unis ont été développées en grande partie pour le saumon, et peuvent ne pas bien se transférer à diverses espèces d’eau douce dans différents endroits du monde.
Les barrages dans les régions tropicales présentent un défi différent de celui des zones tempérées. Les poissons de nombreuses rivières tropicales de plaine inondable sont adaptés à des changements extraordinaires entre les saisons humides et sèches. La reproduction et la croissance sont optimisées pendant la saison humide lorsque d’énormes débits d’eau génèrent des frayères, des nurseries et des habitats d’alimentation pour les poissons adultes et juvéniles.
Pendant la saison sèche, l’assèchement complet ou la génération d’une série de bassins refuges rend difficile la recherche d’un habitat survivable. Dans les deux cas, une connectivité élevée des habitats est essentielle pour permettre le libre mouvement des poissons dans et entre les habitats des rivières et des plaines d’inondation.
Il est facile d’imaginer la difficulté de concevoir un barrage hydroélectrique dans ces écosystèmes qui puisse préserver les conditions saisonnières humides et sèches correctes et fonctionner tout en permettant le libre mouvement entre les différents habitats.
C’est pourquoi il est essentiel que nous, dans le monde développé, aidions à éduquer les gouvernements qui veulent construire des barrages hydroélectriques et fournir de nouvelles conceptions respectueuses des poissons qui, si elles sont adoptées, seraient accompagnées d’incitations économiques de la Banque mondiale et des Nations unies.
Si le monde doit doubler sa production hydroélectrique, nous ferions mieux de la rendre sûre. Et nous le pouvons.
Sinon, les coûts pour la planète et ses habitants pourraient être plus importants que ce que nous pouvons nous permettre.
Note de post : Un article publié aujourd’hui même dans la Review of Scientific Instruments de l’American Institute of Physics, décrit un poisson synthétique, le Sensor Fish, qui est un petit dispositif tubulaire rempli de capteurs qui analysent les contraintes physiques subies par les poissons au cours de cette gageure à travers les barrages hydroélectriques et qui fournira des données essentielles pour concevoir des barrages plus respectueux des poissons.