L’intense dernière ligne droite

Afin de pouvoir effectuer les travaux de finition de son nouveau barrage, le niveau du lac de Grimsel a été peu à peu abaissé jusqu’au 16 décembre 2024, date à laquelle le lac a été entièrement vidé. Le nouveau barrage du Grimsel remédie aux manques de l’ancien et, contrairement à l’ouvrage d’origine, il présente aussi l’avantage de pouvoir être rehaussé si sa surélévation, prévue depuis longtemps, est autorisée.

Les travaux de finition du barrage combinent nouvelles constructions et travaux de rénovation. Parmi les premières, le percement de la roche jusqu’au lac pour la réalisation de la nouvelle vidange de fond. Les seconds visent quant à eux à remettre en état l’infrastructure centenaire pour le prochain quart de siècle, notamment en protégeant les blindages des galeries contre la corrosion et en révisant les vannes d’exploitation et de révision dans les chambres des vannes. Des travaux préparatoires pour Grimsel 4, une nouvelle centrale de pompage-turbinage actuellement en phase d’obtention du permis de construire, ont également été réalisés en prévision de l’avenir. Ils permettront de construire la centrale sans avoir à vider à nouveau le lac de Grimsel. Tous ces travaux ont pu être réalisés comme prévu jusqu’à la mi-avril 2025. Les galeries de purge et de dérivation ont été fermées le 14 avril et, depuis, le lac se remplit à nouveau peu à peu.

Ce délai a été spécifiquement fixé en raison de la quantité d’eau qui s’écoule dans le lac. Celle-ci augmente fortement au printemps du fait de la fonte des neiges. Les statistiques à long terme relatives aux volumes d’eau rejetés par les centrales hydroélectriques de KWO (Kraftwerke Oberhasli) confirment que ceux-ci sont les plus faibles en février et en mars, et qu’ils augmentent considérablement à partir du début du mois d’avril. Si la date limite avait été repoussée en mai, il aurait été difficile de dévier ou de pomper l’eau s’accumulant dans le lac.

Le peu de temps à disposition pour la réalisation des travaux n’a pas été le seul défi que les ouvriers ont eu à relever: il y en a eu d’autres, liés à la logistique et au manque de place. Les ouvriers ont dû se croiser dans les galeries et les matériaux ont dû être stockés temporairement. De plus, les travaux réalisés dans le lac dépendaient de la météo, et il y a même eu des risques d’avalanche.

Selon le chef de projet, Markus Kost, les travaux souterrains n’avaient rien d’extraordinaire en soi, mais il a été difficile de tout faire coïncider. Il illustre ce point avec l’utilisation peu ordinaire des quatre galeries de contrôle du nouveau barrage: 700 t de sable ainsi que des sacs de ciment ont dû y être entreposés en octobre 2024 jusqu’à les remplir entièrement, et ce, afin de disposer de suffisamment de sable pendant que le lac était vide pour pouvoir sabler les parois des galeries avant de les protéger contre la corrosion. Ce stockage temporaire n’a été nécessaire que pour les chantiers qui n’étaient pas directement accessibles avec des véhicules.

Afin de disposer de suffisamment d’électricité pour les pompes à eau (d’une capacité de pompage de 300 l/s), les sableuses, les chauffages et d’autres machines, un transformateur moyenne tension a été placé sur le fond du lac asséché à l’aide de la grue qui a également servi à transporter les ouvriers.

Une infrastructure historique

À l’origine, le lac de Grimsel et le lac de Gelmer, nettement plus petit et réalisé à la même époque, formaient une unité de production. L’eau du lac de Grimsel n’était pas turbinée directement, mais était d’abord acheminée vers le lac de Gelmer par une connexion de galeries, puis turbinée dans la centrale électrique de Handeck.

Dans la galerie de purge de ce système historique, qui se trouve sous la galerie d’amenée du lac de Gelmer et la centrale Grimsel 1, le béton était par exemple devenu friable sur une longueur d’environ 20 m et son armature était apparente. L’ancien béton a donc été enlevé et remplacé. Ensuite, des injections ont été réalisées pour atteindre la résistance souhaitée.

Le béton de la galerie d’amenée de Gelmer et Grimsel 1 présentait également des dommages, qui ont été réparés. En outre, les blindages de ce système de connexion, qui empêchent les fuites dans la roche, ont été remis en état, et la vanne papillon a été révisée. De nouvelles tôles ont été soudées aux endroits fortement corrodés et la protection contre la corrosion a été renouvelée. Afin de les préparer pour l’application de la couche d’apprêt au zinc, les surfaces en acier corrodées ont dû être sablées. Puis, le revêtement plastique résistant à l’abrasion a été appliqué. Lors de ces travaux, il a fallu contrôler le taux d’humidité de l’air pour éviter tout problème d’adhérence de la couche de protection contre la corrosion.

À l’époque, une galerie de dérivation avait été réalisée pour détourner l’eau de l’Aar et permettre ainsi de construire le premier barrage à sec. Celle-ci est désormais ouverte chaque année pour évacuer les sédiments s’accumulant au fond du lac au fil du temps. De l’autre côté du lac de retenue se trouve une galerie de purge qui permet de purger l’entrée de Grimsel 1 et la chambre de régulation utilisée pour l’alimentation du lac de Gelmer. Cette galerie a également été rénovée. Dans un premier temps, la galerie de dérivation a été utilisée pour détourner l’eau et la galerie de purge a été rénovée. Le 20 février, la procédure a été inversée et la galerie de dérivation a été rénovée.

Comme l’entrée de l’ancienne galerie de dérivation se trouve directement sous le percement réalisé pour la nouvelle vidange de fond, celui-ci a dû être recouvert de tapis de dynamitage pour empêcher que des matériaux projetés lors du dynamitage ne tombent dans l’entrée centenaire.

À l’avenir

Certains des travaux de rénovation réalisés étaient liés à l’élévation prévue du niveau du lac de Grimsel. Des calculs ont été effectués pour déterminer quels étaient les éléments critiques qui devaient être adaptés aux nouvelles conditions. Une partie du blindage d’une galerie a dû être renforcée pour que, lors de la fermeture des vannes, les forces axiales du contrecoup ne causent pas de dommages. Le blindage en acier a donc été ancré dans la roche à l’aide de traverses en béton. De nouveaux organes de fermeture avaient déjà été installés ces dernières années derrière la vanne à coin centenaire utilisée pour les révisions. Cette dernière a désormais été modifiée de sorte à pouvoir servir de pièce de blindage statique.

La pièce manquante du puzzle

Mis à part le rehaussement du barrage, le seul élément manquant encore au système de centrales Grimsel est la nouvelle centrale de pompage-turbinage Grimsel 4, avec ses deux pompes-turbines. Celle-ci permettra de turbiner l’eau du lac de Grimsel vers le lac de Räterichsboden, ce qui est déjà possible aujourd’hui dans une certaine mesure, mais aussi de la repomper ensuite vers le lac de Grimsel – actuellement, l’eau ne peut être pompée que du lac de Grimsel vers le lac de l’Oberaar. Cela permettra d’utiliser la même eau plusieurs fois en hiver, et de bénéficier ainsi d’une plus grande flexibilité.

La concession pour Grimsel 4 a déjà été accordée, et la demande de permis de construire a été déposée par KWO en décembre 2024. Tous les travaux ont désormais été réalisés jusqu’au premier organe de fermeture, la vanne papillon, afin que la construction de Grimsel 4 puisse être réalisée ultérieurement sans avoir à vider à nouveau le lac. Comme tous les travaux pourront être effectués sous terre, sans être visibles de l’extérieur, l’octroi de l’autorisation de construire ne devrait pas être ralenti par des oppositions.

Si tout se passe comme prévu, la mise en service de Grimsel 4 devrait avoir lieu vers 2032. Les travaux sont en effet considérables. Sa construction suit une procédure particulière: généralement, la caverne est construite avant de connaître les dimensions exactes de la turbine. Ici, l’appel d’offres ne sera lancé qu’une fois que la taille des composants électromécaniques sera fixée. Il ne sera donc pas nécessaire de procéder à des ajustements ultérieurs et onéreux de la caverne, éventuellement avec des dynamitages, si la turbine présente des dimensions différentes de celles prévues. La question de savoir quoi faire des nouveaux déblais est ainsi également évitée.

Les éléments électromécaniques de la nouvelle centrale ayant déjà été grossièrement dimensionnés, il ne reste plus qu’à lancer l’appel d’offres. Les projets des fournisseurs se distingueront ensuite par leur disposition et d’autres détails. Cette procédure garantit à KWO d’obtenir non seulement la meilleure solution, mais aussi la plus économique. Comme l’apport d’eau reste le même, la nouvelle centrale n’augmentera pas la production d’énergie, mais elle offrira plus de flexibilité, ce qui devient de plus en plus important de nos jours.

Des surprises

Comme la dernière vidange du lac remontait à un quart de siècle, il était difficile de savoir à quoi s’attendre. Une fois le lac vidé, il est apparu que certains éléments, parfois centenaires, devaient être rénovés. Le fond du lac n’avait pas non plus la topographie prévue sur la base des mesures effectuées lorsque le lac était encore plein, car certains sédiments ont été emportés lors de la vidange.

Il y a 50 ans, une armature en acier de 6,80 m de diamètre avait été installée à certains endroits dans le canal de fuite de Grimsel 2. Aux endroits sans armature en acier, le béton avait été précontraint environ tous les 50 cm à l’aide de torons d’acier et de tendeurs. Un contrôle de ces derniers a révélé que l’eau les avait partiellement mis à nu. Sur une longueur de 60 m, tous les tendeurs ont donc dû être décapés à l’eau à haute pression et les trous rebouchés avec du mortier. Comme il n’y avait pas assez d’eau cet hiver, 40 m³ d’eau propre ont été acheminés chaque jour depuis la vallée pour ce nettoyage à haute pression.

La construction du nouveau barrage s’est en revanche déroulée comme prévu. Le dernier bloc de béton a été achevé le 3 septembre 2024. Les dernières injections ont été effectuées cet hiver. Le mur doit en effet être froid pour qu’il se contracte et que les fentes s’agrandissent. Ces travaux d’injection ont été réalisés au fur et mesure sur les sections achevées, hiver après hiver.

Le moment de vérité

Depuis le 14 avril 2025, le lac est à nouveau rempli par étapes, conformément aux directives de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) qui spécifient la vitesse de mise en eau d’un nouveau barrage. Le niveau d’eau doit en effet être maintenu pendant quelques jours à certains points d’arrêt spécifiques afin de pouvoir mesurer les mouvements du mur. Ce processus est surveillé de près. Selon les prévisions, le lac devrait être rempli à environ 80% à la fin du mois de juin.

Au cours des premières années suivant sa construction, le mur du barrage sera surveillé plus fréquemment par l’OFEN, puis il passera en mode normal d’exploitation, avec un contrôle annuel. Les mesures sont effectuées à l’aide de pendules (fils à plomb) installés à plusieurs endroits, sur toute la hauteur du mur. Il s’agit d’une méthode conventionnelle qui a fait ses preuves depuis des décennies. Parfois, des drones sont aussi utilisés pour les mesures.

La dernière ligne droite

Ces travaux de finition marquent la fin d’une étape importante au lac de Grimsel: une étape exigeante avec des goulets d’étranglement, des contraintes de temps et des dangers naturels, mais qui a été bien maîtrisée. L’infrastructure peut désormais être à nouveau utilisée pour la production d’électricité et la mise à disposition de flexibilité. Fraîchement rénovée, elle est aussi prête pour les prochaines étapes: la surélévation du barrage et la construction de la centrale de pompage-turbinage Grimsel 4. Pour qu’elle puisse fournir encore plus d’énergie et de flexibilité à l’avenir.