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Usine marémotrice de la Rance

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Usine marémotrice de la Rance
Administration
Localisation
Coordonnées
Propriétaire
Mise en service
Caractéristiques
Type d'installation
Centrale marémotrice (d)Voir et modifier les données sur Wikidata
Énergie utilisée
énergie marine
Technologie
barrage
Nombre de turbines
24
Type de turbine
groupe bulbe réversible (10 MW)
Puissance installée
240 MW
Production d’électricité
Production annuelle
500 GWh
Facteur de charge
25 %
Coût
817 M€Voir et modifier les données sur Wikidata
Géolocalisation sur la carte : France
(Voir situation sur carte : France)
Géolocalisation sur la carte : Ille-et-Vilaine
(Voir situation sur carte : Ille-et-Vilaine)
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Géolocalisation sur la carte : Bretagne (région administrative)
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L'usine marémotrice de la Rance est une centrale électrique française tirant son énergie de la force de la marée. Elle se trouve dans l’estuaire de la Rance, entre les communes de La Richardais et de Saint-Malo, en Ille-et-Vilaine, dans le nord-est de la Bretagne. Avec une capacité installée de 240 MW, elle est restée la plus grande usine marémotrice au monde pendant 45 ans, de sa mise en service en 1966 jusqu'au , détrônée par la centrale marémotrice de Sihwa en Corée du Sud, légèrement plus puissante (254 MW installés)[1].

Le barrage sert également de pont routier entre Saint-Malo et Dinard.

Histoire

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Projet

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L’utilisation de l’énergie des marées n’est pas nouvelle, puisque de longue date des moulins à marée ont existé en des lieux touchés par la marée, et en particulier le long de la Rance.

C'est au cours du XIXe siècle que nait l'idée d'aménager l'estuaire de la Rance. En 1897, l'ingénieur civil L. Pilla-Deflers, expose à Marie Gabriel Leroux, préfet d'Ille-et-Vilaine, un projet en vue d'utiliser le flux et le reflux des marées comme force motrice, Il s'agit d'établir à l'embouchure de la Rance, entre Saint-Servan et Dinard, un barrage-digue appuyé sur les rochers des Zorieux et de Bizeux. Ce barrage serait « pourvu de vannes, de déversoirs et d'écluses avec jetées d'embarquement de façon à ne rien changer au mouvement des eaux de la Rance vers la mer et comporterait tout le matériel accessoire, turbines, dynamos, compresseurs d'air et d'eau, propres à prendre et à retenir pour l'affecter à des besoins industriels »[2],[3].

L'idée de construire une usine marémotrice sur la Rance revient à l'ingénieur en chef des ponts et chaussées Georges Boisnier, en 1921[4].

Panorama sur la Rance depuis l'ancienne maison de l'académicien Louis Duchesne, au début du XXe siècle.

Un autre projet d’usine marémotrice voit le jour à l’Aber-Wrac'h dans le Finistère[5]. Le chantier débuté en 1925 est abandonné une première fois par M. Le Troquer en 1928, pour être repris par M. Tardieu[6]. Il est définitivement abandonné, en 1930, faute de financement, en pleine crise financière de 1929. Les plans de cette usine servent cependant d'ébauche pour ceux de la Rance.

Robert Gibrat, polytechnicien et directeur de l'électricité au ministère des Travaux publics, est considéré comme le père de l'utilisation de l'énergie des marées en France. Il découvre en 1940 l'énergie marémotrice en consultant le livre L'utilisation de l'Energie de Marées de Georges Boisnier, ingénieur des ponts et chaussées à Rennes datant de 1921. Cette étude préconise une grande usine sur la Rance. En 1941 à l'initiative de Gibrat, des sociétés intéressées par la production d'électricité créent la Société d'étude pour l'utilisation des marées (SEUM), qui engage en 1943 un programme d'études visant à la conception d’une nouvelle usine marémotrice sur l’estuaire de la Rance[7].

Construction

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Les premiers travaux, confiés aux entreprises SGE et Fougerolle, et supervisés par Robert Gibrat, commencent en janvier 1961. Louis Arretche, architecte de la reconstruction de Saint-Malo, en est l’architecte-conseil[8].

Barrage de la Rance, avec ses pertuis munis de vannes de 15 × 10 m.

Durant les deux premières années, les travaux visent à créer une zone sèche où l’usine pourra être construite. Pour cela, deux batardeaux provisoires sont créés de part et d’autre du site actuel de l’usine. Ils sont composés de gabions de palplanches ancrés sur des caissons circulaires en béton armé de 19 m de diamètre conçus par l'ingénieur Albert Caquot[9]. La construction de l'usine proprement dite débute le , une fois la Rance entièrement coupée par les batardeaux. Les travaux durent trois ans et s’achèvent en 1966. Charles de Gaulle, président de la République française, inaugure l’usine le [10]. L’inauguration de la route franchissant l’usine a lieu le et le raccordement au réseau électrique (EDF), le [11]. Au total, l’usine a coûté à l’époque 620 millions de francs (ce qui correspond à environ 817 millions€ de 2016)[12].

Description

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Maquette de la coupe du barrage de la Rance.
La route D 168 sur le barrage (vue côté Dinard).
Galerie à l'intérieur de l'usine marémotrice.

Le barrage s’étend sur 750 mètres, entre la pointe de la Brebis à l’ouest et la pointe de la Briantais à l’est. Il est situé au sud de Dinard et Saint-Malo, à l’embouchure du fleuve côtier de la Rance. Il crée un bassin de retenue d’une superficie de 22 km2.

Une écluse dans la partie ouest du barrage permet le transit de la navigation entre le bassin et la mer. Cette construction de 65 m de long et 13 m de large, permet le passage de 22 000 bateaux par an[13] entre la Manche et la Rance. Le pont-route levant au-dessus de l'écluse permet le franchissement des navires de plus de 4 mètres de tirant d'air.

Le barrage de l’usine, constitué d'une digue creuse en béton, mesure quant à lui 332,5 m de long et 33 m de large. L'électricité est produite par 24 groupes bulbes (turbines Kaplan) réversibles, permettant de produire de l'électricité grâce au déplacement de masses d'eau par le phénomène de marées (dans les deux sens) : l'énergie hydraulique est transformée en énergie électrique en turbinant l’eau de la retenue (exploitation de l'énergie potentielle créée par la différence de niveaux d'eau entre le bassin et la mer). Une digue en enrochement de 163,6 m de long complète la fermeture de l’estuaire entre l'usine et l'îlot de Chalibert. Un barrage mobile d'une longueur de 115 m termine le dispositif à l'est. Il est équipé de six vannes de type « wagon » (appelées vannes principales), d'une hauteur de levée de 10 m et d'une largeur de 15 m, qui laissent passer l'eau de la marée montante remplissant le bassin de la Rance[14]. Le marégraphe de Saint-Suliac, situé devant la pointe de Grainfolet, donne les hauteurs d’eau pour l’ensemble de l’estuaire de la Rance, en amont du barrage.

Plan du barrage.

Les turbines bulbes

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Video du barrage avec la marée montante actionnant les turbines.
Réversibilité d'un groupe bulbe.

Chaque groupe bulbe (24 en tout) comprend une turbine Kaplan à axe horizontal entraînant un alternateur de 10 MW. Les quatre pales de chaque turbine sont orientables afin de générer de l'électricité aussi bien à marée montante (20 % de l'électricité produite) qu'à marée descendante (80 % de l'électricité produite lors de la phase de vidange de l'estuaire)[15]. Le débit moyen d'un groupe bulbe est de 260 m3/s (soit l'équivalent du débit de la Seine[Où ?]) ; l'eau entraîne les quatre pales, d'une masse unitaire de 2,6 tonnes, de chaque turbine (débit maximal turbiné pour l'ensemble des 24 turbines 6 600 m3/s)[16]. La vitesse de rotation d'un groupe bulbe est de 93 tours par minute, ce qui permet de laisser passer les poissons[17],[18].

Ces turbines utilisent alternativement la force de la marée montante puis celle de la marée descendante, augmentée du courant du fleuve, et produisent de l’électricité dans les deux sens de circulation de l'eau. Elles peuvent fonctionner en pompage-turbinage :

  • le turbinage : le flux d'eau fait tourner la turbine et l’alternateur entraîné fournit de l’électricité ;
  • le pompage : l’alternateur, alimenté par le réseau électrique, fonctionne en moteur et entraîne la turbine qui fonctionne alors en pompe afin de compléter le remplissage du bassin à marée montante, pendant les heures creuses d’EDF (moment où il y a une surproduction d’électricité ou potentiellement un déficit de production au début de la journée suivante).

EDF investit 100 millions d'euros sur une décennie, jusqu'en 2025, pour rénover une partie des 24 groupes de type bulbe[19].

Bilan économique

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En 2010, la Bretagne ne produit que 9,3 % de l’électricité qu’elle consomme[20]. Sur ce pourcentage, un quart (26 %) provient de l'usine marémotrice, soit 2,4 % des besoins en électricité de la région ; à titre de comparaison, l'éolien terrestre représente 45 % de la production locale d'électricité[20]. Importée des régions voisines, l'énergie est principalement d’origine nucléaire[21]. L’usine marémotrice contribue ainsi à réduire l'important déficit énergétique de cette région.

La production annuelle d'électricité est de l'ordre de 500 GWh, (491 GWh en 2009[22], 523 GWh en 2010[20], 449 GWh en 2013[23]), production équivalente à la consommation d’une ville de 225 000 habitants comme Rennes[24], soit une puissance moyenne fournie de 57 MW, pour une puissance installée de 240 MW.

Le facteur de charge de l’installation est d’environ 25 %. C'est le taux de disponibilité de l'installation, lié directement à la périodicité et à l’amplitude des marées[25].

Avec un coût de production d’électricité évalué à 0,018 euro du kWh[26], l’énergie marémotrice produite par la centrale de la Rance est plus compétitive sur le plan économique que la filière nucléaire (0,059 8 euro du kWh)[27].

Impact écologique

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Immédiat

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Transformant l’écosystème de la Rance, le barrage est responsable de son envasement progressif. Le lançon et la plie ont disparu, mais le bar et la "morgate" ou "margate"[28] (seiche) remontent de nouveau le fleuve. En fait la faune s’est totalement transformée puisque les espèces plus petites et plus rapides constituent la majeure partie de la faune, leur vivacité permet de passer à travers les hélices du barrage, chose impossible pour les espèces plus lentes.[réf. nécessaire]

Malgré cela, un veau marin a réussi à traverser le barrage, par l’écluse ou les groupes bulbes, et réside depuis 2001 dans le secteur de Mordreuc, malgré les multiples tentatives des vétérinaires d’Océanopolis de le réintroduire dans son environnement d’origine. Il a été rejoint en 2006 par un petit marsouin qui lui a élu domicile du côté de Jouvente.[réf. nécessaire] Le phoque fut hospitalisé en à Océanopolis (Brest)[29].

Autre vue du barrage.

On note également la présence d’espèces de poissons telles que dorades (grises et royales), mulets (lippus et dorés), raies (bouclées et fleuries), lieus jaunes, vieilles et même depuis quelques années de petits sars.

Porte de l’écluse vue à sec lors des réfections de 2009.

L’estuaire est soumis à des mouvements de marée dont dépendent les horaires de la stratégie d’exploitation d’EDF.

Autrefois, avant la construction du barrage (1963-1966), la dénivellation entre pleine mer et basse mer au port Saint-Jean atteignait 13,98 mètres (la hauteur de la pleine mer pouvait atteindre 0,25 m de plus qu’à Saint-Malo, mais elle accusait un retard de douze minutes sur celle enregistrée à Saint-Malo, à la tour Solidor). L’étale ne durait pas plus de quatre à cinq minutes. Le retard de la basse mer par rapport à la tour Solidor était très important et proportionnel au coefficient de la marée. Il était dû à l’écoulement des eaux de nombreuses baies, du cours naturel de la rivière et de la réserve constituée en amont du barrage du Châtelier. La basse mer n’avait pas d’étale.

Désormais, le barrage, usine marémotrice de la Rance, marne la mer avec une dénivellation entre pleine mer et basse mer qui atteint 7,50 m. Son amplitude va de 12 m maximum en pleine mer à 4,5 m minimum en basse mer. Les étales de pleine mer et de basse mer durent une heure environ. Cela a profondément modifié l’écosystème, les fonds marins, les marnages et les courants de l’estuaire de la Rance.

L’association COEUR Émeraude (Comité opérationnel des élus et des usagers de la Rance) a décidé EDF à faire un test exceptionnel de pleine mer à 12,52 m, le vendredi , entre 11 h 30 et midi, pour étudier son action sur l’environnement du haut des plages de l’estuaire de la Rance[30]. Ce test a prouvé son utilité et sera renouvelé régulièrement.

Le , une jeune baleine à bosse de 7 à 10 mètres s'est retrouvée piégée dans l'estuaire de la Rance après avoir passé le barrage de l'usine marémotrice. Le lendemain, le courant provoqué par la marée basse associée à l'ouverture des vannes a permis au cétacé de sortir de la Rance, qui a été observé jusqu'à Plouër-sur-Rance. Cet événement constitue une première pour l'usine marémotrice[31].

Envasement

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Le barrage de la Rance perd 1 % de sa capacité par an du fait de l'envasement qu’il provoque[32]. L’envasement est si important qu’il menace la navigabilité de la Rance [33],[34]. Les accumulations de vase ont transformé les plages de sable blanc en vasières[35]. Elles sont recouvertes d’une épaisse couche de vase pouvant atteindre 3 m[36],[37]. Cependant, le site de la Rance a été classé en zone Natura 2000[38],[39].

Un site touristique et un pont

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L’usine marémotrice de la Rance est un site touristique qui a attiré plus de 70 000 personnes en 2006[40]. Le barrage abrite le musée Découverte de l'usine marémotrice de la Rance [41],[42].

La route départementale 168 passe sur le barrage et relie ainsi Dinard à Saint-Malo. Avant la construction du barrage, ce trajet exigeait de passer par Plouër-sur-Rance pour franchir le fleuve au pont Saint-Hubert.

Les fréquences d’éclusages pour les bateaux ont été restreintes en 2005 par le sous-préfet en faveur de la circulation automobile sur le barrage.

La route D 168 sur le barrage, vue du côté de Dinard avec l'écluse pour bateaux et le pont levant (à gauche).

Notes et références

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  1. ↑ 'Sihwa Lake Tidal Power Plant',sur le site hydroelectric-energy.blogspot.fr, consulté le 02 septembre 2013
  2. ↑ Notice no IA35000661, sur Gertrude, base du service de l’Inventaire du patrimoine de la région Bretagne. Usine marémotrice de la Rance (Saint-Malo), (1998).
  3. ↑ Pascale Monnier, Dimanche Ouest-France, « Un si visionnaire barrage sur la Rance », sur ouest-france.fr, (consulté le ).
  4. ↑ Jean-Marie Biette, La mer est l'avenir de la France, Paris, L'Archipel, , 219 p. (ISBN 978-2-8098-1661-7), p. 104.
  5. ↑ Journal Ouest-Éclair no 7821 du 4 mars 1923, article page 1 le miracle de la Rance consultable https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k647203v.r=aberwrach.langFR
  6. ↑ Journal Courrier maritime nord africain : industriel et commercial no 44 du 20 février 1928, article page 8 Utilisation de la force des marées consultable https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k56031563/f8.r=aberwrach.langFR
  7. ↑ M. Banal, « Histoire de l'énergie marémotrice en France », La Houille blanche, no 3,‎ , p. 14.
  8. ↑ Dominique Amouroux, Louis Arretche, Infolio, , p. 92.
  9. ↑ Jean Kerisel, Albert Caquot, 1881-1976 : savant, soldat et bâtisseur, Presses de l'école nationale des ponts et chaussées, , p. 140.
  10. ↑ Extrait du discours du Général de Gaulle : Comme la Rance coule vers la mer parce que sa source l'y envoie, ainsi la France est fidèle à elle-même lorsqu'elle marche vers le progrès (article Ouest-France du 19-20 juillet 2014 - Visite dans les entrailles de l'usine marémotrice)
  11. ↑ Pierre Gérard, L'épopée hydroélectrique de l'électricité de France, Association pour l'histoire de l'électricité en France, , p. 101.
  12. ↑ Pouvoir d’achat du franc et de l’euro sur le site de l’INSEE : le taux de l’année 1965 a été utilisé pour le calcul.
  13. ↑ « Écluse du barrage de la Rance : Interruption de la navigation 1er semestre 2009 », sur Bretagne Info Nautisme (données EDF) (consulté le ).
  14. ↑ Henry de Ségogne, Jacques Houlet, François Enaud, Ille et Vilaine, Éditions artistiques françaises, , p. 58.
  15. ↑ « L'usine marémotrice de la Rance vit au rythme des marées », sur ouest-france.fr, .
  16. ↑ [PDF]Mémoguide Usine marémotrice de la Rance, sur le site energie.edf.com, consulté le 19 juillet 2014
  17. ↑ Visite dans les entrailles de l'usine marémotrice, sur le site, entreprises.ouest-france.fr, consulté le 21 juillet 2014
  18. ↑ Les groupes bulbes, sur le site marquant.free.fr, consulté le 21 juillet 2014
  19. ↑ Energie : l’usine marémotrice de la Rance se refait une jeunesse, Les Échos, 30 décembre 2016.
  20. ↑ a b et c [PDF] Chiffres clés de l'énergie en Bretagne (pp. 22 et 23, édition 2011) sur le site de l'Observatoire de l'énergie et des gaz à effet de serre en Bretagne.
  21. ↑ Emmanuèle Savelli et Ivan Saillard, « Un approvisionnement électrique fragile », Bretagne Environnement, (consulté le ).
  22. ↑ « Evolution de la puissance et de la production d'électricité de l'usine de la Rance entre 2000 et 2010 », (consulté le ).
  23. ↑ [PDF] Les chiffres clés de l'énergie en Bretagne (page 12 édition 2015) sur le site de bretagne-environnement.org.
  24. ↑ « L'usine marémotrice de la Rance », sur xavier.mannino.pagesperso-orange.fr, (consulté le ).
  25. ↑ « Énergie marémotrice », sur energies4.jimdo.com (consulté le ).
  26. ↑ (en) « La Rance Barrage », sur wyretidalenergy.com, (consulté le ).
  27. ↑ « LE COÛT DE PRODUCTION DE L’ÉLECTRICITÉ NUCLÉAIRE Actualisation 2014 », sur ccomptes.fr, (consulté le ).
  28. ↑ Dictionnaire Le Littré
  29. ↑ « Affaiblie, le phoque Joséphine soignée à Océanopolis », sur Le Télégramme, (consulté le ).
  30. ↑ Site de l’association Cœur émeraude : http://coeur.asso.fr/index.html
  31. ↑ La baleine à bosse piégée dans la Rance a retrouvé le chemin de la mer, France 3 Bretagne, 10 février 2023
  32. ↑ L’envasement de l’estuaire - Une conséquence du barrage Sur le site geographie.ens.fr
  33. ↑ BONNOT-COURTOIS Chantal CALINE Bruno L'HOMER Alain LE VOT Monique, Bay of Mont-Saint-Michel and the Rance Estuary : Recent Development and evolution of dispositionnal environnements, Paris, Elf ep-Editions, , 256 p. (ISBN 978-2-901026-53-2 et 2-901026-53-2, lire en ligne), voir page 222 de 6000 m^3 à 20000m^3 par an pour assurer le passage dans le chenal
  34. ↑ Des solutions contre l'envasement Sur le site letelegramme.com
  35. ↑ photo avant et après le barrage Sur le site rance-environnement.net
  36. ↑ il est cité 70 cm!Bilans de l'usine Sur le site hmf.enseeiht.fr
  37. ↑ Un article de l'ENS cite 2 à 3 mètres [PDF][1] Sur le site geographie.ens.fr.
  38. ↑ INPN : Le site de la Rance, sur le site inpn.mnhn.fr, consulté le 19 juillet 2014
  39. ↑ [PDF]FR5300061 - Estuaire de la Rance, sur le site inpn.mnhn.fr, consulté le 19 juillet 2014.
  40. ↑ « Nombre de visiteurs en 2006 », INSEE (consulté le ).
  41. ↑ article du routard
  42. ↑ du site EDF

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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