Barrage de la Rance

Photographie du barrage de la Rance

I. Présentation

L'usine marémotrice de La Rance se situe sur l'estuaire ( Partie terminale d'un fleuve. C'est une zone de mélange entre eaux douces et eaux marines) du fleuve de La Rance, à Saint-Malo, en Ille-et-Vilaine. C'est l'une des plus puissante centrale marémotrice au monde. Elle a été inaugurée en 1966 par le Général De Gaulle et est entrée en pleine production en 1967.

Ce site était particulièrement intéressant pour construire une usine à cet endroit. En effet il rassemblait toutes les conditions permettant de construire une telle centrale :

- L'endroit a un marnage important (différence entre marée basse et marée haute) : 13 m

- La baie peut contenir une grande quantité d'eau à marée haute, cela peut être comparé à une sorte de réservoir.

Situation géographique du barrage de la Rance

II. Fonctionnement

Cette baie est délimitée par une digue-barrage longue de 750 m. Ce barrage est composé de 24 grosses hélices ( ou groupe « bulbes ») de 10 MW chacun. Elles sont réparties sur environ 300 m de long.

Les pales des hélices sont orientables et peuvent donc fonctionner dans les deux sens, c'est à dire qu'elles peuvent fonctionner en marée montante mais aussi en marée descendante. Elles utilisent aussi bien la force des marées que le courant de la rivière.

Une écluse dans la partie ouest du barrage permet le passage de plus de 18000 bateaux par an entre la Manche et La Rance.

 

Plan de masse de l'usine marémotrice de la Rance

III. Bilan technique

Le problème le plus important rencontré à la Rance par les ingénieurs a été de faire face à la corrosion.

III.1 / Principes de la corrosion et de la protection cathodique

La corrosion est l'altération d'un matériau par réaction chimique avec un oxydant (le dioxygène et le cation H⁺), notamment l'eau de mer au barrage de la Rance.

L'eau de mer est composée en majorité d'eau (H₂O), à 96,5% plus précisément.

Le sel représente seulement 3,5% de l'eau de mer.

Dans ces 3,5% de sel, il y a du Chlore en grande partie (55%), du Sodium (30,6%), et du Sulfate (7,7%).

Ensuite d'autres composants sont présents en plus petites quantités, tels que le magnésium, le calcium, ou bien le potassium.

Composants de l'eau de mer

La réaction chimique causant cette corrosion en milieu marin est provoquée par le mélange du sel et de l'eau.

Aussi, les ions chlorures de l'eau de mer accélèrent le processus de corrosion des matériaux.

La corrosion se manifeste sous deux formes principales:

• la corrosion électrochimique : lors de l'oxydation, une espèce chimique de l'eau de mer prend des électrons au matériau.
• la corrosion chimique : la réaction chimique provoquée par l'association de l'eau et du sel, au contact du matériau.
  Cette corrosion peut être rendue impossible par la mise en œuvre d'une protection cathodique de l'ouvrage à protéger.

Deux méthodes de protection cathodique sont utilisées :

• L'anode sacrificielle, parfois appelée anode réactive. 
   
  On va fournir des électrons par un autre moyen (un générateur électrique par exemple, ou bien une autre réaction chimique), qui empêchera le matériau de perdre ses électrons.
  Par exemple, il suffit de visser ou de mettre en contact une pièce, souvent en aluminium, en zinc ou en magnésium sur le matériau à protéger. Cette pièce sera alors appelée « anode sacrificielle ».

Cette anode sacrificielle va permettre d'abaisser le potentiel électrochimique de l'objet à protéger en-dessous du potentiel où il peut s'oxyder, et va se corroder à la place de la pièce à protéger.

Protection par anode sacrificielle

• Le soutirage de courant ou dispositif à courant imposé.

Le métal à protéger est couplé à une anode inerte. L'équipement protège alors son potentiel électrochimique à l'aide d'un générateur de courants. Le courant peut être de 0,05 à 5 A/m² pour des milieux faiblement corrosifs.

Protection par courant imposé

III.2 / La corrosion au barrage de la Rance

La protection cathodique a joué un rôle essentiel dans la bonne marche de l'usine en palliant également les déficiences des autres systèmes de protection contre la corrosion comme la peinture et le choix des matériaux.

La protection cathodique des machines comporte pour chaque groupe 3 couronnes de 12 anodes en tantale platiné à 50 microns :

• Une couronne sur le manteau de roue côté mer
• Une couronne sur le distributeur
• Une couronne sur l'anneau à tirants et le bras d'accès

La protection de chaque vanne est assurée par 4 tubes en titane platiné à 5 microns.

L'écluse est protégée par 16 tubes, également en titane platiné.

Ces anodes sont alimentées par 3 redresseurs sous une tension de 10 V et un courant de 20 A.

La consommation annuelle nécessaire au fonctionnement des anodes est de l'ordre de 150 000 kWh.

Les contrôles périodiques de ces structures démontre l'efficacité de cette protection, et confirment les choix faits lors de la construction de cette usine.

Il faut tout de même noter que la protection des vannes a été réalisée quelques années plus tard, ce qui a rendu plus complexe sa mise en œuvre.

D'autre part, les techniciens ont partout constaté la présence d'un dépôt calcomagnésien de quelques microns qui, si on gratte, laisse observer un métal sain et brillant, sans aucune trace d'oxydation.

Ce dépôt devient donc lui aussi un moyen de protection supplémentaire.

Dépôt calcomagnésien

Il est évident que, compte-tenu des résultats et des constatations faites, la protection cathodique est l'objet d'une surveillance, qui se traduit par, une maintenance, tout compte fait non négligeable ; soit par an 9 500 mesures de tension ou de courant, bimensuelles, trimestrielles ou annuelles.

Inconvénient de la protection cathodique :

Elle nécessite une maintenance importante avec notamment 9500 mesures de tension et de courant à réaliser tous les 2 mois.

IV. Bilan économique et social

L'usine marémotrice de La Rance est un site industriel, touristique et routier. Depuis 30 ans, elle est un acteur important du développement économique et social de la Bretagne, ainsi qu'une composante majeure de l'animation et du dynamisme touristique de la région malouine.

• Le premier site touristique industriel en France

Cette usine jouit d'une renommée internationale. 300 000 personnes venant du monde entier visitent chaque année l'usine. Elle est ainsi le premier site touristique industriel de France. Écoliers, lycéens, étudiants, associations, touristes, ingénieurs et experts du monde entier découvrent chaque jour cette usine unique au monde et sa technologie originale. Cette importante fréquentation de l'usine génère des emplois dans le secteur touristique local (voyagistes, hôtels, restaurants, commerces... ).

• L'usine génératrice d'emplois

L'usine emploie en temps normal une soixantaine de personnes. Mais certains travaux, notamment de maintenance, requièrent de la main d'œuvre périodiquement, comme le chantier de rénovation des turbines qui avait permis de créer 30 nouveaux emplois sur le site pendant quelques années.

• 2 500 000 euros de taxe versées :

L'usine marémotrice de La Rance a choisi de s'impliquer au niveau régional dans une politique de partenariat. 30 % des prestations extérieures nécessaires à l'exploitation et à la maintenance de l'usine, sont ainsi assurées par des fournisseurs régionaux. L'usine marémotrice de La Rance est également une source de revenus pour les collectivités locales. Ainsi, près de 2 millions et demi d'euros par an sont versés en taxes foncières et professionnelles, principalement aux deux communes riveraines (Saint-Malo et La Richardais) ainsi qu'au département et à la région.

• Un outil d'aménagement du territoire :

Outre sa fonction de production d'énergie, l'Usine Marémotrice de la Rance est aussi un maillon indispensable de l'axe routier qui relie Saint-Malo à Dinard en 15 kilomètres au lieu de 45 kilomètres auparavant. Une moyenne de 26 000 véhicules (50 000 en été) empruntent quotidiennement la route à quatre voies qui surplombe l'ouvrage. L'existence de cette liaison routière contribue largement à l'économie des deux rives de la Rance.

• Un pôle de loisirs et d'activités nautiques :

Grâce à l'implantation de l'Usine Marémotrice, l'estuaire de La Rance est aujourd'hui un plan d'eau abrité de 22 km² propice à la pratique de nombreux loisirs, les randonnées en kayak, la voile, la natation, etc. La fréquentation de l'estuaire par les plaisanciers a fortement augmenté. En 1993, on recensait 1 822 mouillages dans le bassin de La Rance et 2 811 à proximité (Dinard, Saint-Malo et sur la zone allant de l'écluse du Chatelier à Dinan) alors qu'en 1959, ils étaient de seulement 211 plaisanciers dans l'estuaire et 595 à proximité. L'évolution du trafic à l'écluse du barrage de La Rance témoigne également de l'essor de la plaisance dans l'estuaire. Le fonctionnement de l'écluse engendre deux types de contraintes

- Pour les plaisanciers : certains week-ends, particulièrement en été, l'affluence est telle que certains bateaux doivent attendre le sas suivant pour être éclusés. Cependant, cette situation concerne moins de 1 % des bateaux passant l'écluse.

- Pour les automobilistes : la levée du pont lors des éclusages entraîne une interruption de la circulation routière de 15 minutes au maximum. En période estivale, cette interruption conjuguée à la densité de la circulation provoque parfois des embouteillages.

• Un espace sécurisé :

Aux abords de l'usine, en amont et en aval de l'ouvrage, un balisage délimite la zone interdite à la navigation.

Un filin en acier équipé de bouées constitue une deuxième barrière de protection. Ce barrage a eu l'avantage de retenir quelques imprudents : plaisanciers et véliplanchistes débutants qui, au gré des vents et courants finissent accrochés à ce dernier secours et c'est l'un deux qui, épuisé, a tout lâché et est passé sous une des grandes vannes pour finir sur les rochers de la rive droite.

Par ailleurs, l'usine Marémotrice de La Rance est équipée de caméras qui permettent aux éclusiers de surveiller en permanence les abords de l'usine (avec intensificateur de lumière la nuit). Une liaison VHF (canal de sécurité) permet aux navigateurs de dialoguer avec l'éclusier. Celui-ci peut intervenir à tout moment et 24 h/24 sur l'installation si la sécurité des personnes est mise en danger.

Filets de sécurité en aval du barrage de La Rance

V. Bilan environnemental

V.1 / Impact du barrage du point de vue des pécheurs

La construction du barrage a énormément perturbé les habitants riverains et notamment les pécheurs. Il n'existe plus au sein de l'estuaire de marées naturelles. La Rance est balayée de flux et de reflux artificiels, créés suivant les besoins de l'usine : il arrive que la mer monte en trois heures seulement. Le barrage exerce un diktat sur la nature.

Les habitudes anciennes des pêcheurs qui travaillaient avec l'heure de la mer ont été perturbées. En effet leur planification de leurs travaux ne peut se faire que 48 heures à l'avance grâce aux diffusions, par la presse locale, du niveau dans le bassin et des horaires correspondants. Ainsi, il est difficile aux marins de s'adapter aux contraintes de circulation imposées par l'ouverture et la fermeture de l'écluse et les possibilités offertes par le niveau d'eau dans le bassin.

Le barrage a rompu le lien entre estuaire et bord de mer : autrefois, les marins venaient confectionner leur équipage dans l'estuaire. Aujourd'hui les deux activités sont intégralement distinctes.

Le barrage est peu aimé dans la région. Les marins qualifient leur estuaire de "grand lac salé".

De même dans le domaine de la pisciculture des contraintes rendent cette activité difficile à exercer. Les panneaux des pisciculteurs risquant d'entraver la libre circulation de l'eau, ils sont de ce fait mal perçus par EDF.

Cependant le bassin de la Rance offre des conditions particulières : eaux abritées, eaux relativement profondes, souvent renouvelées donc bien oxygénées. La technique des cages flottantes est donc bien adaptée à la production des salmonidés.

V.2 / Modification de l'écosystème

• Une nouvelle faune

Tout estuaire est un fragile équilibre entre eau douce et eau salée, en barrer l'embouchure modifie forcement l'écosystème. Aujourd'hui l'estuaire n'est plus qu'un lac d'eau douce, la flore et la faune ont donc été nécessairement modifiées et restent sous surveillance perpétuelle. Les vannes et les turbines empêchent une grande quantité d'espèces marines de remonter dans l'estuaire où elles ont en grande partie disparu. Maquereaux, lançons et autres congres sont maintenant rares. Il reste cependant des bars et des lieus.

Lieus

D'ailleurs, M. Le Mao, directeur de l'IFREMER de Saint-Malo est formel : "la faune de la Rance a été perturbée par l'implantation du barrage et la modification de l'écosystème. Depuis 1976, on assiste à un retour à une phase d'équilibre (différente d'avant le barrage), avec une abondance de poissons "bons nageurs", comme les bars et les lieus...et une grande diminution des poissons plats."

Des études effectuées par le Laboratoire Maritime du Muséum d'Histoire Naturelle basé à Dinard ont montré une forte augmentation de la production de plancton et un accroissement du nombre des espèces benthiques, ce qui confirme la diminution du nombre de poissons.

Sur les rivages du bord de la Rance, les pêcheurs sont catégoriques : ils n'ont pas retrouvé leur pêche d'antan.

• L'envasement

L'estuaire de la Rance subit depuis la construction du barrage un fort envasement. La présence du bassin de retenue et les marées artificielles favorisent une forte décantation qui va parfois jusqu'à un phénomène de poldérisation. Les plages de part et d'autre du barrage le prouvent : à 300 mètres en amont, les plages sont recouvertes d'une accumulation de 70 centimètres de vase, alors qu'à 100 mètres en aval, les plages sont intégralement sableuses. Pour l'EDF ce problème se produit dans la plupart des estuaires et n'est donc pas lié à l'usine.

Si on ne peut empêcher le phénomène, il faut essayer d'y remédier. Depuis longtemps, les agriculteurs riverains ont l'habitude de venir chercher de la vase dans l'estuaire pour l'épandre comme amendement. Ce produit contient du calcium et également de l'argile. 

Mais, le sérieux envasement de la Rance a provoqué des polémiques et des programmes d'expérimentations de valorisation de la vase ont été lancés par différents organismes comme les essais plein champs par l'antenne de la Chambre d'Agriculture des Côtes d'Armor. Ce programme expérimental lancé en 1993 s'est déroulé sur une période de 5 ans. Il comprend la collaboration de 10 agriculteurs.

Ainsi cette expérimentation a montré tout l'intérêt que l'on pouvait tirer des vases pour reconstituer la couche argilo-humique des sols. De plus, on peut utiliser les vases pour faire des talus qui constitueront autant de filtres naturels pour maintenir la pollution diffuse. Assurer l'étanchéité d'une zone de lagunage peut se révéler comme une autre utilisation de ces vases. De plus, le laboratoire de Chimie des matériaux de Rennes a montré l'intérêt des vases pour l'enrobage des déchets ou l'inertage des poussières. 

Autant d'utilisations qui permettraient peut-être de diminuer le fort envasement de la Rance surtout que cette première expérimentation a montré l'intérêt d'un dragage de la Rance pour constituer des pièges à vase.

Bilan général

L'usine marémotrice de La Rance délivre aujourd'hui l'équivalent de la consommation électrique de la ville de Rennes grâce au flux de la marée.

Points positifs :

- technique : utilisation d'un nouveau procédé, difficultés liées à la corrosion...etc

- énergétique : fonctionne grâce à une énergie gratuite, propre et inépuisable.

- économique : énergie primaire gratuite, inépuisable et prédictible

- écologique : l'énergie marémotrice est une énergie propre.

Points négatifs :

- Coût de la maintenance : beaucoup de pièces tournantes qui nécessitent des interventions régulières

- Coût de production d'un kilowattheure :
     La majorité des sources précise que le coût de production du kilowattheure avec une usine marémotrice est supérieur à celui produit par l'énergie nucléaire. 
Cependant, ces données varient, selon les sources. Les écologistes et EDF ne sont pas toujours d'accord, et ces chiffres varient suivant les sources.
Par exemple, les écologistes estiment que les coûts de démantèlement à venir des centrales nucléaires n'est pas intégré dans le prix du kilowattheure.