Kleinwasserkraft - Petite Hydro N°103 by swissmallhydro

Petite Hydro Kleinwasserkraft Périodique pour la petite hydraulique Zeitschrift für die Kleinwasserkraft

N° 103 / 2021

Érosion par cavitation aussi pour les Pelton – Neubau Kleinwasserkraftwerk Hüscherabach

Retour sur la journée technique 2021 à Bagnes – Überblick der neuen Rahmenbedingungen

Contribution des marchés des crédits carbone – Jahrestagung 2021 mit Rede des Präsidenten

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Wiederinbetriebnahme Remise en service Voller Einsatz nach Sabbatjahr Après une année sabbatique, un engagement total Wir wissen es alle: Für einen langjährigen und zuverlässigen Betrieb müssen Wasserkraftwerke regelmässig unterhalten und gewartet, ab und zu auch umfangreicher saniert oder erneuert werden. Während dieser Arbeiten sind zusätzliche Sicherungsmassnahmen erforderlich, sei es durch erhöhte Unfallgefahr oder zum Schutz vor möglichen Umweltereignissen. So kann es sein, dass Bereiche, die sich in der Regel unter der Wasseroberfläche befinden, trockengelegt und gegen Hochwasser geschützt werden müssen. Dies ist aber noch keine Garantie, dass im Falle eines ausserordentlichen Hochwassers diese Bereiche trotzdem wieder überflutet werden können. Der Sommer 2021 hat uns dies wieder eindrücklich in Erinnerung gerufen. Ganz ähnlich verhält es sich bei uns Menschen: Damit wir gesund bleiben und die Work-Life-Balance ausgewogen ist, gibt es Wochenenden und Ferien. Wenn wir unsere Aufgabe lieben und diese Auszeiten länger dauern, versuchen wir uns so zu organisieren, dass die Arbeit nicht liegenbleibt und die Absenz nicht negativ in Erinnerung bleibt. Auch dies ist jedoch keine Garantie dafür, dass gelegentlich unerwartete Ereignisse spontane Reaktion erfordern. Im Zusammenhang mit meiner Auszeit sind hierzu insbesondere die beiden politischen Geschäfte «parlamentarische Initiative 19.443 – Erneuerbare Energien einheitlich fördern» und der Mantelerlass «Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energie» zu nennen, wo wir im Parlament dank intensiver Vermittlungsarbeit unseres Präsidenten die wichtigsten Anliegen der Kleinwasserkraft einbringen und verteidigen durften. Mehr dazu erfahren Sie in dieser Ausgabe unserer Verbandszeitschrift. Bei dieser Gelegenheit möchte ich mich herzlichst bei allen Personen bedanken, die mir meine Auszeit überhaupt ermöglicht haben. Insbesondere bei Wesley Wojtas und Hedi Feibel, die sich um die Geschäftsstelle und das Tagesgeschäft kümmerten, und bei Aline Choulot, die zusätzlich Verantwortung übernommen hat. Aber auch bei Präsident Benjamin Roduit, seinem Vorgänger Köbi Büchler und dem ganzen Vorstand, die ihr OK für meine Auszeit gaben, was alles andere als selbstverständlich ist. Abschliessend bin ich davon überzeugt, dass damit auch der Verband profitieren wird: Die Verantwortung ist auf mehreren Schultern verteilt, wir haben funktionierende Stellvertreterlösungen und wir haben insbesondere ein grösseres, kompetentes Team, welches gemeinsam den besten Weg für die Kleinwasserkraft finden kann.

Nous le savons tous : pour garantir un fonctionnement fiable à long terme, les centrales hydrauliques doivent être régulièrement entretenues et révisées, et de temps à autre, elles doivent également être assainies ou rénovées en profondeur. Au cours de ces travaux, des mesures de sécurité supplémentaires sont nécessaires, que ce soit pour faire face à un risque accru d'accidents ou à d’éventuels évènements météorologiques. Par exemple, en drainant et en protégeant des inondations les zones habituellement sous l'eau, même si c’est sans garantie contre les crues extraordinaires. L'été 2021 nous l'a une nouvelle fois bien rappelé. C'est très similaire pour nous, les humains : afin de garder la santé et un bon équilibre vie professionnelle / vie privée, il y a les week-ends et les vacances. Si nous aimons notre travail et que ces temps libres durent plus longtemps, nous essayons de nous organiser de manière à ce que le travail ne soit pas mis de côté et que notre absence ne laisse pas de mauvais souvenirs. Mais, évidemment, ça n’empêche pas les événements inattendus, de ceux qui demandent une réaction rapide. Ainsi, pendant mon congé sabbatique, deux questions politiques sont tombées : l’initiative parlementaire 19.443 « Promouvoir les énergies renouvelables de manière uniforme. » et le « Mantelerlass » sur la loi fédérale pour un approvisionnement en électricité sûr reposant sur des énergies renouvelables. Et de me retrouver, aux côtés de notre président, à présenter et défendre les enjeux majeurs de la petite hydraulique au parlement par un travail de médiation intensif. Vous pourrez en savoir plus à ce sujet dans ce numéro. Je voudrais profiter de cette occasion pour remercier chaleureusement toutes les personnes qui ont rendu mon congé possible. En particulier Wesley Wojtas et Hedi Feibel, qui se sont occupés du bureau et des opérations quotidiennes, et Aline Choulot, qui a assumé des responsabilités supplémentaires. Et également notre président, Benjamin Roduit, son prédécesseur Köbi Büchler et l'ensemble du comité, qui ont donné leur accord pour mon année sabbatique, ce qui était tout sauf une évidence. Enfin, je suis convaincu que l'association en tirera également profit : la responsabilité repose désormais sur plusieurs épaules, nous avons des solutions de suppléance qui fonctionnent et, en particulier, nous disposons d'une équipe plus large et compétente, apte à trouver ensemble la meilleure voie pour la petite hydraulique. Martin Bölli Geschäftsleiter / Directeur général Swiss Small Hydro

Inhaltsverzeichnis / Contenu

Planung, Bau und Inbetriebnahme Etudes, construction et mise en service Neubau Kleinwasserkraftwerk Hüscherabach – 5 Réalisation de la petite centrale de Hüscherabach – 7

Betrieb und Unterhalt Exploitation et maintenance Erosion durch Kavitation – 9 L’érosion par cavitation – 15

Publireportage Rittmeyer AG Rapport publicitaire Rittmeyer AG Wissen, was wo läuft – 21

Politik und Rahmenbedingungen Politique et conditions-cadre Änderungen der Rahmenbedingungen – 23 Adaptation des conditions-cadres – 25

Verband L’association Journée Petite Hydraulique au Val de Bagnes – 29 Journée technique de Swiss Small Hydro, Bagnes (VS) – 33 Jahrestagung der Kleinwasserkraft im Val de Bagnes (VS) – 35

Publireportage Wild Armaturen AG Rapport publicitaire Wild Armaturen AG Schattenhalb: Grüne Energie mit grünen Gussrohren – 37

Kurzmitteilungen Brèves Zeitschriftenumschau – 39 Kurzmitteilungen im Überblick – 41 Brèves en un coup d'oeil – 43

Erneuerbare Energie Energies renouvelables Les marchés des crédits carbone – 45

Veranstaltungen Agenda 24. Internationales Anwenderforum Kleinwasserkraftwerke – 53 Veranstaltungen im Überblick – 55 L'agenda de « Petite Hydro » – 56

Planung, Bau und Inbetriebnahme / Etudes, construction et mise en service

Neubau Kleinwasserkraftwerk Hüscherabach Moderne Anlage im Einklang mit Energiestrategie 2050

Alpiq und die Gemeinde Rheinwald haben anfangs Oktober 2021 in Splügen (GR) gemeinsam das komplett neue Kleinwasserkraftwerk Hüscherabach eingeweiht. Die stark vergrösserte Anlage produziert neu rund 6,1 Millionen kWh Strom pro Jahr. Als ökologisches Ausgleichsprogramm wird der Hinterrhein umfassend revitalisiert. Seit Juli 2021 nutzt das komplett neue Kleinkraftwerk nach nur 16 Monaten Bauzeit trotz Corona-Pandemie wieder das Wasser des Hüscherabachs zur Erzeugung von Strom aus erneuerbarer Energie. Beim Bau haben auch lokale Unternehmen mitgewirkt. Am 02.10.2021 wurde das Werk mit festlichen Reden der Entscheidungsträger offiziell eingeweiht. Die Bevölkerung erhielt im Rahmen eines Tages der offenen Tür die Gelegenheit, hinter die Kulissen der umweltfreundlichen Stromproduktion zu blicken.

Statt 1,1 neu 6,1 Millionen kWh Strom pro Jahr Das neue, hochmoderne Kleinwasserkraftwerk ersetzt die alte, zur Gemeinde Rheinwald gehörende Anlage aus den 1930er Jahren. Es nutzt den Hüscherabach, der im Gebiet des Splügenpasses entspringt und im Dorf Splügen in den Hinterrhein mündet. Das HochdruckLaufkraftwerk mit 238m Fallhöhe besteht aus einer Wasserfassung mit einer Ausbauwassermenge von 1000 l/s, einer 2 240 m langen Druckleitung und der Zentrale, in welcher eine Pelton-Turbine mit 1,95 MW Leistung installiert ist. Die Stromproduktion wird von 1,1 Millionen auf rund 6,1 Millionen kWh pro Jahr erhöht, was dem durchschnittlichen Jahresverbrauch von rund 1500 Haushalten entspricht. Der Neubau ist also mit einer markanten Leistungs- und Produktionssteigerung verbunden und somit ganz im Sinn der Energiestrategie 2050 des Bundes. Wasserkraft ist die wichtigste erneuerbare Energieressource der Schweiz. Ihr Potenzial soll möglichst optimal genutzt werden – unter anderem mit dem Ersatz bestehender Anlagen, wie dies nun am Hüscherabach der Fall ist.

Wasserfassung mit festem Wehr und Spülschütze

Verlegung der Druckleitung entlang des Hüscherabachs

Entegra Wasserkraft AG

Stattliche Zentrale des neuen KW Hüscherabach im Rohbau. Unten links erkennbar ist das Anschlussrohr für die Druckleitung mit frisch betoniertem Fixpunkt. Mathias Kunfermann

Einweihung des neuen Wasserkraftwerks Hüscherabach (von links): Xavier Sinnhuber (Verwaltungsratspräsident Wasserkraftwerk Hüscherabach AG) Christian Simmen-Schumacher (Gemeindepräsident Gemeinde Rheinwald) Matthias Zwicky (Leiter internationale Stromproduktion und erneuerbare Energien, Alpiq) Thomas Schmid (Amtsleiter Amt für Energie und Verkehr des Kantons Graubünden) Mathias Kunfermann

Bestätigung der Partnerschaft Alpiq und die Gemeinde Rheinwald investierten rund 8 Millionen Franken in den Bau des Kleinwasserkraftwerks. Die beiden Partner halten 60 % bzw. 40 % an der Wasserkraftwerk Hüscherabach AG. Das Projekt wird durch das Investitionsförderprogramm des Bundes zur Produktion von Strom aus erneuerbaren Energiequellen unterstützt. Alpiq und die Gemeinde Rheinwald sind langjährige Partner und betreiben seit 2012 in Splügen das Kleinwasserkraftwerk Tambobach. Diese beispielhafte und fruchtbare Zusammenarbeit ermöglicht es der Gemeinde, die lokale Wirtschaft neben Tourismus und Landwirtschaft weiter zu entwickeln.

Die Wasserkraftwerk Hüscherabach AG trägt zudem finanziell mit einem umfassenden ökologischen Ausgleichsprogramm zur Revitalisierung des Hinterrheins auf dem Gebiet der Gemeinde Rheinwald bei. Mit diesem Projekt wird das Flussbett des Hinterrheins verbreitert und dadurch eine möglichst ursprüngliche Morphologie mit verzweigtem Flusslauf wiederhergestellt. In den kommenden Jahren wird die Revitalisierung des Hinterrheins im Gebiet Aebi die Vielfalt der aquatischen und terrestrischen Lebensräume fördern sowie eine Aufwertung der Landschaft und eine Attraktivitätssteigerung als Naherholungsgebiet für Bevölkerung und Touristen bringen.

Massnahmen zu Gunsten der Umwelt Umweltspezialisten begleiteten den Ersatz des bestehenden Wasserkraftwerks – es wurden mehrere Massnahmen zur Verringerung der Auswirkungen auf die Umwelt vollzogen. Sie betreffen unter anderem den Fischschutz: An der Wasserfassung, die sich bei der Marmorbrücke an der Splügenstrasse befindet, können Fische in ein Becken absteigen. Ein Feinrechen sorgt dafür, dass keine Fische in das Triebwassersystem gelangen können. Zudem ist dank einer abflussdynamischen Dotierung eine natürliche Restwassermenge im Bach sichergestellt.

Weitere Informationen: Alpiq AG Bahnhofquai 12 4600 Olten Media Relations Tel.: + 41 62 286 71 10 media@alpiq.com www.alpiq.com/de 6

Planung, Bau und Inbetriebnahme / Etudes, construction et mise en service

Réalisation de la petite centrale de Hüscherabach Une installation moderne en accord avec la stratégie énergétique 2050

Début octobre 2021, Alpiq et la commune de Rheinwald ont inauguré ensemble la toute nouvelle petite centrale hydraulique de Hüscherabach à Splügen (GR). L'installation, passablement agrandie, produira désormais environ 6.1 millions de kWh d'électricité par année. De plus, le Rhin postérieur sera entièrement revitalisé dans le cadre d'un programme d’assainissement écologique.

hauteur de chute de 238 m, se compose d'une prise d'eau avec un débit d’équipement de 1000 l/s, d'une conduite forcée de 2240 m de long et d’un local de turbinage équipé d’une turbine Pelton d'une puissance de 1.95 MW. La production d'électricité passera de 1,1 million à environ 6,1 millions de kWh par an, ce qui correspond à la consommation annuelle moyenne d'environ 1 500 ménages. Une augmentation en ligne avec la Stratégie énergétique 2050.

Depuis juillet 2021, après seulement 16 mois de travaux et malgré la situation sanitaire, la toute nouvelle petite centrale utilise à nouveau l'eau du Hüscherabach a pu être remise en service. Et le 02.10.2021 avait lieu son inauguration, tandis qu’une journée portes ouvertes a pu être organisée.

Une collaboration confirmée Alpiq et la commune de Rheinwald ont investi environ 8 millions de francs dans la réalisation de cette petite centrale. Les deux partenaires détiennent respectivement 60 % et 40 % de la société Wasserkraftwerk Hüscherabach AG. Le projet est soutenu par une contribution à l’investissement de la Confédération.

De 1,1 à 6,1 millions de kWh par an Une petite centrale hydraulique toute moderne remplace l'ancienne installation datant des années 1930 et appartenant à la commune de Rheinwald. Elle utilise le Hüscherabach, qui prend sa source dans la région du col du Splügen et se jette dans le Rhin postérieur dans le village de Splügen. La centrale au fil de l'eau d’une

Alpiq et la commune de Rheinwald sont des partenaires de longue date et exploitent depuis 2012 la petite centrale hydraulique de Tambobach à Splügen. Une collaboration efficace qui permet à la commune de continuer à développer l'économie locale en plus du tourisme et de l'agriculture.

Prise d'eau avec seuil fixe et vanne de vidange

Pose de la conduite forcée le long du Hüscherabach

Entegra Wasserkraft AG

Mesures en faveur de l'environnement Plusieurs mesures ont été prises pour réduire l'impact sur l'environnement de l’aménagement, et ce, grâce à l’intervention d’experts en la matière. Elles concernent entre autres la protection des poissons : au niveau de la prise d'eau située près du pont sur la route de Splügen, les poissons peuvent descendre dans un bassin. Une grille fine empêche tout poisson de pénétrer dans la turbine. De plus, un débit résiduel est garanti dans un ruisseau de contournement grâce à une dotation dynamique. La société Wasserkraftwerk Hüscherabach AG contribue notamment financièrement à la revitalisation du Rhin postérieur sur le territoire de la commune de Rheinwald par le biais d'un vaste programme d’assainissement écologique. Ce projet permet d'élargir le lit du Rhin postérieur et de rétablir ainsi une morphologie aussi originelle que possible avec un cours d'eau ramifié. Dans les années à venir, la revitalisation du Rhin postérieur dans la région d'Aebi favorisera la diversité des habitats aquatiques et terrestres et apportera une revalorisation du paysage et une augmentation de l'attractivité en tant que zone de détente de proximité pour la population et les touristes.

La nouvelle centrale de Hüscherabach en cours de construction. En bas à gauche, on peut voir le tuyau de raccordement pour la conduite forcée avec le point fixe fraîchement bétonné. Mathias Kunfermann

Inauguration de la nouvelle centrale de Hüscherabach (de gauche à droite) : Xavier Sinnhuber (président du conseil d'administration de la centrale de Hüscherabach AG) Christian Simmen-Schumacher (président de la commune de Rheinwald) Matthias Zwicky (responsable de la production internationale d'électricité et des énergies renouvelables, Alpiq) Thomas Schmid (Directeur de l'Office de l'énergie et des transports du canton des Grisons). Mathias Kunfermann

En savoir plus: Alpiq AG Bahnhofquai 12 4600 Olten Media Relations Tel. : + 41 62 286 71 10 media@alpiq.com www.alpiq.com/de 8

Betrieb und Unterhalt / Exploitation et maintenance

Erosion durch Kavitation Auf Reaktionsturbinen beschränkt? Auch für Pelton!

Ein erster Blick auf ein Phänomen, das den Betreibern von Kaplan- oder Francis-Turbinen leider oft wohlbekannt ist: die Kavitationserosion. Wir müssen jedoch feststellen, dass dies nicht nur bei Reaktionsturbinen der Fall ist. Auch Pelton-Turbinen sind davon betroffen. Was sind die Schlüssel, um dieses Phänomen zu verstehen und die drohenden Schäden durch Materialverlust zu bewerten? Was sind die jeweiligen Verantwortlichkeiten des Turbinenbauers und des Betreibers? Und vor allem: Wie lässt sich das Problem beheben oder gar vermeiden? Ein thermodynamisches Phänomen Kavitation ist ein thermodynamisches Phänomen, das sich aus dem Übergang von Wasser vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand ergibt, und zwar nicht wie beim Sieden durch eine Erhöhung der Temperatur bei (mehr oder weniger) konstantem Druck, sondern durch eine Verringerung des Drucks bei (mehr oder weniger) konstanter Temperatur. Einfach ausgedrückt: Kavitation tritt bei Druckschwankungen um diese Kurve auf, die als Sättigungsdampfdruck oder Dampfdruck bezeichnet wird und die flüssige von der Dampfphase trennt.

Sowohl bei Reaktions- als auch bei Aktionsturbinen definiert die Norm IEC 60609 Kavitation als «Dampfblasen, die sich bilden, wenn das lokale Druckniveau auf einen Wert um den Dampfdruck herum absinkt, und die sich wieder auflösen, wenn das lokale Druckniveau wieder über den Dampfdruck ansteigt.» Und in gewissen Fällen kann die Implosion dieser Blasen die benetzten Teile durch Materialabtrag beschädigen. Kavitations- oder Abrasionserosion? Erosion durch Kavitation ist zu unterscheiden vom Abrieb durch Partikel, die in der Strömung transportiert werden, z.B. Sand. Der Abrieb ist je nach Menge der Feststoffe, ihrer mineralischen Zusammensetzung, Grösse und Form, der Intensität des Aufpralls (Geschwindigkeit, Einfallswinkel), der Qualität des erodierten Materials und den Betriebsbedingungen der Maschine unterschiedlich stark ausgeprägt. Durch die Veränderung des Laufrad-Profils kann Abrieb auch zu Kavitationserosion führen. Beide Phänomene können sich sogar selbst verstärken. Das Auftreten, die Lokalisierung und die Schadensmechanismen der beiden Phänomene sind jedoch in der Regel unterschiedlich. Wo können Kavitationserosionsgebiete liegen? An der Schaufel einer Kaplan- oder Diagonalturbine kann man die Bildung von Kavitationsblasen beobachten, die meist unterhalb der Anströmkante in der Nähe der Nabe auftreten . Es kann aber auch zu Kavitation am Laufrad-Mantel  (Randkavitation) und sogar an der Blattverstellung  kommen.

Drei Arten von Kavitation an einem Kaplan-Laufrad, die auf

Das Phasendiagramm von Wasser mit den verschiedenen

einem Teststand beobachtet wurden: unter der Anströmkante ,

Phasen (Aggregatzuständen)

entlang des Laufrad-Mantels  (Randkavitation) und an der

Hauptquelle der Illustrationen: Mhylab

Blattverstellung .

Schadstellen durch Kavitationserosion an einem Pelton-Schaufelbecher

Bei Pelton-Schaufelbechern kann Erosion praktisch überall auftreten, wie die Abbildung oben zeigt.

Kavitationserosion an einem Francis-Laufrad (schwarze Spuren)

Kavitationserosion auf der Aussenseite eines Pelton-Schaufel-

Wann wird Kavitation zum Problem? Kavitation ist kein Phänomen, das bei der Konstruktion einer Turbine von vornherein ausgeschlossen werden sollte. Problematisch wird es, wenn die Implosion der Dampfblasen in der Nähe des Laufrades oder einer Gehäusewand stattfindet und die daraus resultierende Energie die Festigkeitsgrenzen des Materials überschreitet, was zu einem Materialverlust führt. Wenn ein Betreiber ein bestimmtes Geräusch von seiner Turbine hört, kann er sich fragen, ob Kavitation vorliegt. Bei Reaktionsturbinen erzeugt die Implosion von Blasen ein charakteristisches Geräusch, das sich wie das Rollen von Kieselsteinen anhört. Auch der Rückgang der Stromproduktion ist ein Warnsignal für das Vorhandensein von Kavitation. Meistens wird der Erosionsverschleiss jedoch bei der Demontage des Laufrades im Rahmen der regelmässigen Inspektionen entdeckt. Dann gilt es, das Ausmass des Verschleisses zu quantifizieren und die Notwendigkeit von Korrekturmassnahmen zu bewerten. Die Erosion durch Kavitation ist ein Teufelskreis. Lochfrass an der Oberfläche und Materialverlust können zu mehr oder weniger starken Strömungsstörungen führen, bis hin zu einer Veränderung des Schaufelprofils. Dies führt zu einem kontinuierlichen Leistungsabfall der Turbine. Der Materialabtrag führt je nach Fall schneller oder langsamer zu einer Schwächung der Festigkeit und/ oder einer Unwucht des Laufrades und damit zu Vibrationen (da die Erosion selten gleichmässig verteilt ist). Diese Schäden können sogar zum Bruch der Schaufeln führen, was unter allen Umständen vermieden werden muss, da sonst die Stilllegung der Anlage zur Behebung des Schadens nötig wird, was einen zusätzlichen Produktionsverlust bedeutet.

bechers in einem Bereich nahe des Strahlausschnitts und der Mittelschneide

Betrieb und Unterhalt / Exploitation et maintenance

Pelton-Laufrad mit starker Kavitationserosion, die zum Bruch einiger Becher führte

Wie lässt sich Kavitationserosion erklären? Die Norm IEC 60609 definiert fünf Hauptfaktoren, die bei der Kavitationserosion von Reaktionsturbinen zu berücksichtigen sind: a) die Art der Maschine und ihre Konstruktion, b) Materialien und Oberflächenbeschaffenheit der Teile, die der Kavitation ausgesetzt sind, c) die Aufstellhöhe des Laufrades in Bezug auf den Wasserstand im Unterwasserkanal [...], d) die Betriebsdauer und die Betriebsbedingungen und e) die Wasserqualität.

Ein weiterer Parameter, der manchmal eine wichtige Rolle spielt, ist die Schwerkraft. Da die Geschwindigkeit des Strahls proportional zur Fallhöhe ist, wird er unter 80 Metern von der Gravitation messbar nach unten gekrümmt, was bei vertikalachsigen Maschinen eine asymmetrische Strahlteilung zur Folge hat.

Bei Pelton-Turbinen finden sich alle diese Faktoren wieder, wobei sich Punkt c eher auf die Bedingungen bezieht, unter denen das Laufrad aufgestellt wird (in der Norm heisst es: «z.B. Einstellung des Laufrades in Bezug auf den stromabwärts gelegenen Wasserstand oder durch stromabwärts gelegenen Unterdruck»). Bei Pelton-Turbinen kommen noch zwei weitere Faktoren hinzu: die Zufuhrbedingungen und die Erosion durch Tropfenschlag, die auch als Jet Impact Erosion bezeichnet wird. Wie zu erwarten, steigt das Risiko der Jet Impact Erosion mit der Anzahl der Düsen, aber auch mit der Fallhöhe. In der Kleinwasserkraft ist eine der am häufigsten beobachteten Erosionsstellen durch Kavitation auf dem Becherrücken beidseits der Mittelschneide nahe des Strahlausschnitts zu finden. Die dortige Kavitation hängt von vielen Parametern ab, wie z.B. dem hydraulischen Profil des Bechers und den Eigenschaften des Strahls. Vereinfacht lässt sich die Interaktion des Strahls mit den Bechern wie folgt beschreiben: In dem Moment, wo der Strahl auf die Schaufel trifft, wird er zweigeteilt. Ein Teil tritt in die Schaufel ein und überträgt Energie auf sie, während der andere Teil mit der nächsten Schaufel interagiert. Der Bereich auf der Aussenseite der ersten Schaufel, unterhalb der Spitze, ist dann einer komplexen Thermodynamik unterworfen, bei der auch Luft eine Rolle spielt.

SCHWERKRAFT

Asymmetrische Kavitationserosion bei Pelton-Turbine mit vertikaler Welle

Auf Erosion durch Kavitation reagieren Was tun, wenn die Oberfläche einer Turbine beschädigt ist? Erste Frage: Abrasion oder Kavitationserosion? Es wird insbesondere auf die Qualität des turbinierten Wassers und die Platzierung der Schäden eingegangen. Zweite Frage: Wie viele Betriebsstunden? Bei einer Turbine, die seit mehr als 10 Jahren in Betrieb ist, kann eine gewisse Kavitationserosion als Verschleiss angesehen werden.

Kavitationserosion am Laufrad-Mantel einer Kaplan-Turbine mit insgesamt über 90000 Betriebsstunden im Bereich der Schaufelränder: Die Abnutzung wird als akzeptabel angesehen (links: demontierter Mantel / rechts: Zoom auf den erodierten Bereich)

Wenn die Kavitationserosion nicht als normaler Verschleiss der Maschine angesehen werden kann, dann muss die beste korrektive oder kurative Wartung bewertet werden. Die häufigste Massnahme ist das Auftragsschweissen, welches jedoch in regelmässigen (kürzeren oder längeren) Abständen wiederholt werden muss. Wenn die Häufigkeit der Auftragsschweissungen zu hoch ist, kann eine erosionshemmende Beschichtung durch Wärmebehandlung in Betracht gezogen werden. Zu den Beschichtungen gehören Karbide wie Wolframkarbid, Cermets (ein Verbundwerkstoff aus einer keramischen Verstärkung und einer Metallmatrix), Nitrid-Verbundwerkstoffe wie Titanaluminid etc. Es werden verschiedene Spritzmethoden verwendet: thermisches Hochgeschwindigkeitsspritzen (HVOF), Plasmaspritzen, konventionelles Flammspritzen, Lichtbogen- oder Kaltgasspritzen. Allerdings schützt man nur, aber man heilt nicht. Eine weitere Massnahme, die zur kurativen Instandhaltung gehört, wirkt an der Quelle, indem das hydraulische Profil der Schaufel verändert wird, was die Herstellung neuer Teile mit einer veränderten Geometrie erfordert. Bei Pelton-Turbinen kann beispielsweise das Profil der Aussenseite der Schaufel so korrigiert werden, dass der Winkel des Strahls beim Verlassen der Schaufel neu festgelegt wird. Bei Turbinen des Typs Kaplan oder Diagonal kann das Hinzufügen von Randkragen (Winglets) an den äusseren Schaufelrändern die Implosion der Dampfblasen von den Schaufelflächen fernhalten.

Randkragen auf der Ober- und Unterseite der Laufradschaufeln einer Diagonal-Turbine

Betrieb und Unterhalt / Exploitation et maintenance

Wie lässt sich Kavitation vermeiden? Um Kavitationserosion bei Reaktionsturbinen zu vermeiden, sollte die Position des Laufrades in Bezug auf den Wasserstand im Unterwasser und seine Schwankungen über den gesamten Betriebsbereich (in Bezug auf Durchfluss und Nettofallhöhe) genau charakterisiert werden. Der Turbinenbauer sollte in der Lage sein, diese so genannte Saughöhe, die projekt- und turbinenspezifisch ist, zu präzisieren. Diese Höhe wird anhand der so genannten Thoma-Zahl bestimmt, die

durch sigma (σ) dargestellt wird und zur Definition von Iso-Sigma-Kurven führt, die sich mit der Muschelkurve der Wirkungsgrade der Turbine überlagern. Bei Pelton-Turbinen mit einer Fallhöhe unter 80 Metern ist es wichtig, den Verlauf des Druckverlustes in Abhängigkeit von der Turbinenleistung genau zu beobachten. Wenn der Druckverlust mit wachsendem Durchfluss zu schnell ansteigt, sollten Sie sich an einen Anbieter wenden, der ein spezielles hydraulisches Profil für diese niedrigen Fallhöhen entwickelt hat. Welcher Vertrag zwischen dem Kraftwerkbetreiber und dem Turbinenlieferanten? Die IEC 60609 kann als Grundlage für einen Vertrag zwischen dem Turbinenlieferanten und dem Betreiber des Wasserkraftwerks dienen, in welchem die Verantwortlichkeiten und Betriebsgarantien festgelegt werden. Die Grundlage: Die Definition eines Grenzwertes für den Materialverlust (in Volumen und Tiefe) an allen benetzten Seiten (also nicht nur an den Schaufeln) nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden und unter bestimmten Betriebsbedingungen. Der Vertrag muss auch die Mess- und Berechnungsmethoden festlegen, die zur Überprüfung der Einhaltung der Garantie verwendet werden sollen. Die Normen sind verbindlich, sofern das physikalische Phänomen dies zulässt. Ohne ins Detail zu gehen, kann man die direkte Messung nennen, bei der Kunststoffpaste verwendet wird, um die ausgefressenen Hohlräume zu füllen, bis das ursprüngliche Profil der Schaufel wieder hergestellt ist und deren Volumen anschliessend gemessen wird. Da diese Normen eher für die Grosswasserkraft gedacht sind, müssen die Anforderungen an jedes Kleinwasserkraftprojekt angepasst werden.

Auf dem Prüfstand: Beobachtung der Kavitation an einer Diagonal-Turbine durch Plexiglasmantel mit drehzahlsynchronem Stroboskop

Aline Choulot Swiss Small Hydro unter Mitarbeit von Laurent Smati (Mhylab) Oktober 2021

Weitere Informationen: IEC 60609-1 Bewertung der Kavitationserosion in hydraulischen Maschinen. Teil 1: Bewertung in Reaktionsturbinen, Speicherpumpen und hydraulischen Pumpturbinen IEC 60609-2 Bewertung der Kavitationserosion in hydraulischen Maschinen. Teil 2: Bewertung in Aktionsturbinen (Pelton)

Beispiel einer Muschelkurve für eine Kaplan- oder Diagonalturbine mit rot gestrichelten Iso-Sigma-Werten

J.P. Franc, F. Avellan, B. Belahadji, J.Y. Billard, L. Briançon-Marjollet, D. Fréchou, D. H. Fruman, A. Karimi, J.L. Kueny, J.M. Michel, La Cavitation - Mécanismes physiques et aspects industriels, Collection Grenoble Sciences, 1995

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Betrieb und Unterhalt / Exploitation et maintenance

L’érosion par cavitation Réservée aux turbines à réaction ? Aussi pour les Pelton !

Premier tour d’horizon sur un phénomène malheureusement souvent bien connu des exploitants de turbines Kaplan ou Francis : l’érosion liée à la cavitation. Mais force est de constater qu’elle n’est pas réservée aux turbines à réaction. Les Pelton sont, elles-aussi, concernées. Quelles sont les clés pour comprendre ce phénomène, évaluer la criticité de la perte de matière ? Quelles sont les responsabilités respectives du turbinier et de l’exploitant ? Et surtout comment y remédier, voire l’éviter ? Un phénomène thermodynamique La cavitation est un phénomène thermodynamique, résultant du passage de l’eau à l’état liquide à celui de vapeur, non pas comme l’ébullition, par une augmentation de la température à pression (plus ou moins) constante, mais par une diminution de la pression à température (plus ou moins) constante. En des termes simples, la cavitation se situe, suivant des variations de pression, autour de cette courbe, dite de pression de vapeur saturante ou tension de vapeur, qui sépare la phase liquide et de vapeur.

Que ce soit pour les turbines à réaction ou à action, la norme CEI 60609 définit la cavitation comme étant des « bulles de vapeur qui se forment lorsque le niveau local de pression s'abaisse jusqu'à une valeur avoisinant la tension de vapeur et qui se résorbent quand le niveau local de pression remonte au-dessus de la tension de vapeur. » Et pour certains cas, l’implosion de ces bulles peut endommager des parois solides par enlèvement de matière. Erosion par cavitation ou abrasion ? L’érosion par cavitation est à distinguer de l’abrasion due aux particules transportées dans l’écoulement, comme du sable. L’abrasion est plus ou moins importante suivant la quantité de matériaux solides, leurs compositions minérales, la taille et leurs formes, l’intensité des impacts (vitesse, angle d’incidence), la qualité des matériaux érodés et les conditions d’exploitation de la machine. De par la modification du profil de la roue, l’abrasion peut également entraîner une érosion par cavitation. Les deux phénomènes peuvent même s’autoalimenter. Toutefois, l’apparition, la localisation et les mécanismes d’endommagement liés aux deux phénomènes sont en général différents. Où peuvent se situer les zones d’érosions par cavitation ? Sur la pale d’une turbine Kaplan ou Diagonale, on peut observer la formation de bulles de cavitation le plus souvent sous le bord d’attaque , le long du manteau  (cavitation marginale), mais également et au niveau de l’assiette de la pale .

Le diagramme du point triple de l’eau avec les

Trois types de cavitation sur une roue de type Kaplan observés

différentes phases

sur stand d’essais : sous le bord d’attaque , le long du manteau 

Principale source des illustrations : Mhylab

(cavitation marginale) et au niveau de l’assiette 

Figure 1 : Emplacement des dommages dus à l'érosion de cavitation sur un auget de Pelton

Pour les augets Pelton, l’érosion peut se produire pratiquement partout, comme montré sur la Figure 1.

Erosion par cavitation sur une roue Francis (traces noires)

Erosion par cavitation à l’extrados, dans une zone proche de l’échancrure et de l’arête médiane

Quand la cavitation devient-elle problématique ? La cavitation n’est pas un phénomène à proscrire d’emblée lors de la conception de la turbine. Elle devient problématique lorsque l’implosion des bulles de vapeur a lieu à proximité de la roue ou d’une paroi et que l’énergie résultant de cette implosion est supérieure aux limites de résistance du matériau, ce qui provoque alors une perte de matière. En entendant un bruit particulier de sa turbine, il arrive que l’exploitant s’interroge sur la présence de cavitation. En effet, pour les machines à réaction, l’implosion des bulles émet un son caractéristique pouvant ressembler à un roulis de cailloux. La baisse de la production électrique est également un signal d’alerte de la présence cavitation. Mais la plupart du temps, c’est lors du démontage de la roue, lors des contrôles périodiques qu’on découvre des usures par érosion et que la problématique de leur analyse se pose plus sérieusement. Il convient alors de quantifier l’importance de l’usure et d’évaluer la nécessité d’entreprendre des mesures de correction. L’érosion par cavitation est un cercle vicieux. Les piqûres en surface et les pertes de matières peuvent entraîner des perturbations plus ou moins importantes de l’écoulement, jusqu’à une modification du profil hydraulique des aubes. D’où une baisse ininterrompue des performances de la turbine. Plus ou moins rapidement suivant les cas, l’enlèvement de matière induit un affaiblissement de la résistance et/ou un déséquilibre de la roue et donc des vibrations (car l’érosion est rarement uniformément répartie). Ces dommages peuvent aller jusqu’à entraîner une rupture des aubes, situation qu’on doit à tout prix éviter, sous peine d’avaries plus importantes, en arrêtant l’installation pour réparer ou changer la roue, ce qui représente une perte de production supplémentaire. 16

Betrieb und Unterhalt / Exploitation et maintenance

Roue Pelton soumise à une importante érosion par cavitation, ayant conduit à la casse de certains augets

Comment expliquer l’érosion de cavitation ? La norme CEI 60609 définit cinq facteurs principaux à considérer dans l’érosion de cavitation, pour les turbines à réaction : a) le type de machine et sa conception, b) les matériaux et l’état de surface des parties soumises à de la cavitation, c) la hauteur d’implantation de la roue par rapport au niveau d’eau dans le canal de fuite […], d) la durée de fonctionnement et les conditions d’exploitation, et e) la qualité de l’eau.

80 mètres, les effets de la gravité deviennent significatifs et peuvent avoir un impact sur la qualité du jet jusqu'à le décentrer.

GRAVITÉ

Pour les Pelton, on retrouve tous ces facteurs, le point c se reportant plus aux conditions d’implantation de la roue (la norme précise : « par exemple, calage de la roue par rapport au niveau d’eau aval, ou par dépression aval »). Deux facteurs s’ajoutent à la liste pour les Pelton : les conditions d’alimentation et l’érosion liée à l’impact de gouttelettes, appelée aussi érosion par impact de jet. Comme on peut le présager, le risque d’érosion par impact de jet augmente avec le nombre de jets, mais aussi avec la chute. En petite hydraulique, une des érosions par cavitation les plus souvent observées se situe de part et d’autre de l’extrados de l’arête médiane, à proximité de l’échancrure. Cette cavitation est liée à de nombreux paramètres, comme le profil hydraulique de l’auget et les caractéristiques du jet. De manière simplifiée, l'interaction du jet avec les augets peut être décrite comme suit. Au moment de la rencontre du jet avec l’échancrure, le jet est divisé en deux parties. Une partie entre dans l’aube et lui transfère de l'énergie, tandis que la seconde interagit avec l’aube suivante. La zone à l’extrados du premier auget, sous la pointe, est alors soumise à une thermodynamique complexe, où l’air entre également en jeu. Autre paramètre qui a parfois un rôle important : la gravité. La vitesse du jet étant proportionnelle à la chute, pour une chute dite basse, c’est-à-dire inférieure à 17

Impact de la force de gravité sur la qualité du jet entraînant une l’érosion par cavitation asymétrique pour une turbine à axe vertical

Réagir à l’érosion par cavitation Comment procéder en cas de constat d’un endommagement de l’état de surface d’une turbine. Première question : abrasion ou érosion par cavitation ? On reviendra notamment à la qualité de l’eau turbinée et sur l’emplacement des défauts. Deuxième question : combien d’heures de fonctionnement ? Pour une turbine en service depuis plus de 10 ans, une certaine érosion par cavitation peut être considérée comme une usure normale et n’a rien d’alarmant.

Erosion par cavitation sur le manteau au niveau des pales sur une turbine de type Kaplan totalisant plus de 90000 heures de fonctionnement : usure considérée comme acceptable (à gauche : manteau démonté / à droite : zoom sur la zone érodée)

Si l’érosion par cavitation ne peut pas être considérée comme une usure normale de la machine, alors il s’agira d’évaluer la meilleure opération de maintenance corrective ou curative. L’intervention la plus courante est le rechargement, mais il devra être répété à intervalles réguliers, plus ou moins longs. Si la fréquence de ces rechargements est trop rapprochée, un revêtement anti-érosion par projection thermique peut être envisagé. Les revêtements proposés comprennent les carbures comme le carbure de tungstène, les cermets (matériau composite composé d’un renfort en céramique et d’une matrice métallique), les nitrures composites tels que l’Aluminure de Titane, etc. Différentes méthodes de projection sont utilisées : projection thermique à haute vitesse (HVOF), pulvérisation au plasma, vaporisation conventionnelle à la flamme, pulvérisation à l'arc électrique ou à froid, etc. Toutefois, on protège, mais on ne guérit pas. Une autre intervention, relevant de la maintenance curative, agit à la source, en modifiant le profil hydraulique de l’aube, ce qui nécessite la fabrication de nouvelles pièces avec une géométrie modifiée. Par exemple, pour les turbines Pelton, le profil extrados de l’auget pourra être corrigé de manière à revoir l’angle du jet au moment où il quitte l’auget. Pour les turbines de type Kaplan ou Diagonales, l’ajout de collerettes sur les pales peut éloigner l’implosion des bulles de la cavitation dite marginale.

Collerettes intrados et extrados sur une roue de Diagonale

Betrieb und Unterhalt / Exploitation et maintenance

Comment l’éviter ? Pour éviter l’érosion par cavitation pour les machines à réaction, on sera attentif à bien caractériser la position de la roue par rapport au niveau d’eau aval et à ses variations sur toute la plage de fonctionnement (en débits et en chutes nettes). Le turbinier devrait être à même de préciser cette hauteur dite d’aspiration, propre au projet et à la turbine. Cette hauteur est déterminée à partir d’un nombre dit de Thoma, représenté par sigma (σ), qui donne lieu à la définition de courbes d’iso-sigma se superposant à la colline de rendement de la turbine.

Pour les turbines Pelton, il s’agira de caractériser très précisément l’évolution de la perte de charge en fonction du débit turbiné lorsque la chute brute est inférieure à 80 mètres. Si cette perte de charge augmente trop rapidement avec les débits, mieux vaut alors faire appel à un fournisseur qui aura développé un profil hydraulique d’auget spécifiquement adapté à ces faibles chutes. Quel contrat entre l’exploitant et le turbinier ? Les normes CEI 60609 peuvent servir de base au contrat entre le fournisseur de la turbine et le propriétaire de la centrale hydraulique, pour la définition des responsabilités et des garanties de fonctionnement. A la base : la définition d’une limite à la perte de matière (en volume et en profondeur) au niveau de toutes les surfaces en contact avec l’eau (donc pas uniquement les aubes) après un certain nombre d’heures de fonctionnement et pour certaines conditions de fonctionnement. Le contrat devra également préciser les méthodes de mesure et de calcul à employer pour vérifier le respect de la garantie. Les normes sont assez explicites, pour autant que le phénomène physique le permette. Sans entrer dans le détail, on peut citer cette mesure directe qui utilise de la pâte plastique pour combler les défauts jusqu’à retrouver le profil initial de l’aube, pâte dont on mesure ensuite le volume. A noter que ces normes sont plutôt destinées à la grande hydraulique, il s’agira donc d’adapter les exigences à chaque projet de petite hydraulique. Aline Choulot Swiss Small Hydro avec la collaboration de Laurent Smati (Mhylab) Octobre 2021

Observation de la cavitation sur une Diagonale en stand d’essai : manteau en plexiglas et stroboscope synchronisé sur la vitesse de rotation

En savoir plus : CEI 60609-1 Évaluation de l'érosion de cavitation dans les machines hydrauliques. Partie 1 : Evaluation dans les turbines à réaction, les pompes d'accumulation et les pompes-turbines hydrauliques CEI 60609-2 Évaluation de l'érosion de cavitation dans les machines hydrauliques. Partie 2 : évaluation dans les turbines à action (Pelton)

Exemple de colline de rendement pour une turbine Kaplan ou Diagonale avec en pointillés rouges les iso-sigma

J.P. Franc, F. Avellan, B. Belahadji, J.Y. Billard, L. Briançon-Marjollet, D. Fréchou, D.H. Fruman, A. Karimi, J.L. Kueny, J.M. Michel, La Cavitation – Mécanismes physiques et aspects industriels, Collection Grenoble Sciences, 1995

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Mess- und Leittechnik für die Wasser- und Energiewirtschaft 20

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Wissen, was wo läuft Herausforderung der Durchflussmesstechnik

Betreiber von Kleinwasserkraftwerken sind gefordert: Für einen effizienten und zuverlässigen Betrieb benötigen sie verlässliche Messdaten. Durchflussmessungen sind hierbei oft das Mittel der Wahl. Dabei gilt es jedoch, Messmethode und Einsatzort richtig zu wählen. Richtig eingesetzt ermöglichen Durchflussmessungen in Rohren, Stollen und Kanälen von Kleinwasserkraftwerke ein effizientes, umweltbewusstes und nachhaltiges Wassermanagement. Und sie erhöhen die Sicherheit für Mensch und Umwelt. Dabei stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Abhängig vom konkreten Verwendungszweck ist es notwendig, bei der Auswahl die mit dem jeweiligen Messprinzip verbundene Unsicherheit zu berücksichtigen. Ebenso sind die unterschiedlichen Anforderungen an Montage und Einbauort der benötigten Messgeräte zu beachten. Messunsicherheiten berücksichtigen Die Sensorplatzierung wird massgeblich von der gewählten Messmethode beeinflusst. Bei bestehenden Anlagen ist es jedoch oft schwierig, die ideale Position zu finden und man muss einen Kompromiss zwischen Genauigkeit, Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit schliessen. Dabei gilt es zusätzlich zu berücksichtigen, dass die systembedingte minimale Unsicherheit der gewählten Messmethode unter ungünstigen Bedingungen verstärkt werden kann. Gründe hierfür können entweder nicht ideale hydraulische Bedingungen oder auch Ungenauigkeiten beim Einbau sein.

Bei der Radarmessung der Oberflächenfliessgeschwindigkeit und des Pegels in einem Fluss beeinflussen beispielsweise Flussprofil, vertikale und horizontale Verteilung der Fliessgeschwindigkeit und der Bewuchs die Messung, und damit das Ergebnis. Mitunter ist es auch notwendig, eine lange Beruhigungsstrecke des Fliessgewässers vor und nach der Messung vorzusehen. Bei Messungen in geschlossenen Rohren, wie beispielsweise der Druckleitung, wird die Messgenauigkeit durch die Geometrie der Leitung und die darin herrschenden hydraulischen Verhältnisse stark beeinflusst. Eine genaue Messung erfordert deshalb eine kluge Positionierung der Sensoren. Auch Schwebstoffe im Wasser können das Resultat verändern. Lässt sich der Einbauort nicht frei bestimmen, liefern bei einer UltraschallDurchflussmessung zusätzliche Messpfade eine höhere Präzision. Um das gesamte Potenzial auszuschöpfen, kann der optimale Einbauort der Sensoren im Vorfeld durch Simulationen bestimmt werden. Korrekt messen Eine fehlerhafte Montage, Übertragungsfehler und eine falsche Behandlung der Messdaten sind die häufigsten Ursachen für inkorrekte Messungen. Daneben sorgen äussere Einflüsse, wie die Alterung von Komponenten, Temperatur, Verschmutzung der Messsonden oder auch die Veränderung des Fliessprofils für einen möglichen Drift der Messwerte.

Grösstmögliche Sorgfalt ist deshalb bereits bei der Montage und dem Datenhandling wichtig. Mit einer regelmässigen Kontrolle der Messstelle, gegebenenfalls der Verbesserung der örtlichen Bedingungen sowie der regelmässigen Wartung der Messung kann einem zunehmenden Messfehler entgegengewirkt werden. Frühzeitig planen Die Einrichtung einer genauen, zuverlässigen Durchflussmessung kann anspruchsvoll sein. Oftmals ist man durch einen gegebenen Einbauort auf eine Messmethode und die damit erzielbare Genauigkeit beschränkt. Es lohnt sich deshalb, notwendige Messungen bereits frühzeitig zu planen, idealerweise beim Neubau der Anlage. So kann die für den jeweiligen Anwendungsfall sowohl wirtschaftlich als auch messtechnisch beste Lösung gewählt werden.

1. & 2. Offener Kanal im Zulauf eines Kleinwasserkraftwerks. 3. Geometrie und die hydraulischen Verhältnisse im Rohr beeinflussen das Ergebnis der Ultraschall-Durchflussmessung. Montageorte der Sensoren und Pfadanzahl können deshalb durch Simulationen im Vorfeld optimiert werden. 4. Die präzise Vermessung des Einbauortes und die sorgfältige Montage haben einen wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung. 5. RISONIC modular Mit der Ultraschall-Laufzeit-Durchflussmessung gemäss IEC 60041 / ASME PTC 18 lässt sich eine hohe Messgenauigkeit bis zu 0,5% in der praktischen Anwendung und 0,2% unter idealen Bedingungen erzielen. Die Kommunikation des Controllers erfolgt via IEC 60870-5-104, Modbus RTU/TCP und 4..20mASignal. Messwerte werden driftfrei und langzeitstabil erfasst.

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Politik und Rahmenbedingungen / Politique et conditions-cadre

Änderungen der Rahmenbedingungen Überblick über die kommenden mehrstufigen Anpassungen

Bis ins Jahr 2024 werden sich die Rahmenbedingungen für die Kleinwasserkraft verschiedentlich ändern. Wir haben versucht, die Anpassungen dieser Schritte in diesem Artikel zusammenzufassen.

als Neuanlage eingestuft werden, sondern als Erneuerung oder Erweiterung. Damit können solche Projekte neu mittels Investitionsbeiträgen gefördert werden (Art. 3 Abs. 2 EnFV).

ÜBERARBEITUNG MEHRERER VERORDNUNGEN (VORAUSSICHTLICH AB 2022)

Zudem erfolgt die Berechnung des Referenz-Marktpreises für Elektrizität bei lastganggemessenen Anlagen neuerdings monatlich (Art. 15 Abs. 2 EnFV).

Im Sommer hat der Bund eine Vernehmlassung zu Anpassungen verschiedener für die Kleinwasserkraft relevanten Verordnungen durchgeführt. Selbstverständlich hat auch Swiss Small Hydro dazu eine Stellungnahme erarbeitet. Diese findet sich auf unserer Homepage. Wir gehen davon aus, dass in Kürze die definitive Version der Verordnungen publiziert wird und diese am 1. Januar 2022 in Kraft treten. Sobald dies der Fall ist, werden wir wieder informieren. Energieförderungsverordnung EnFV Für die Förderung von Neuanlagen über das Einspeisevergütungssystems standen schon seit längerer Zeit keine Gelder mehr zur Verfügung. Nun soll der komplette Ersatz einer Wasserkraftanlage nicht mehr wie bisher

Energieverordnung EnV In der EnV wurde präzisiert, dass für die Erteilung einer Konzession oder Baubewilligung keine Ausscheidung der geeigneten Gewässerstrecken nach Artikel 10 EnG erforderlich ist (Art. 7a EnV). Ausserdem wurde die Definition, wann eine Erneuerung oder Erweiterung eines Wasserkraftwerks von nationalem Interesse ist, präzisiert. Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass wenn vor oder nach Umsetzung des Projekts mindestens 10 GWh produziert werden, ein Projekt von nationalem Interesse ist. Bei einer schwerwiegenden Beeinträchtigung gewisser Schutzgebiete kann zusätzlich erforderlich sein, dass entweder deutlich mehr Strom produziert wird, oder dass damit der Wegfall von Produktion oder Speicher verhindert werden kann (Art. 8 Abs. 2, 2bis und 2 ter EnV).

Die Gesetzgebung zur Kleinwasserkraft bleibt eine Baustelle. Im Bild das KW Schiefertafelfabrik Frutigen im Februar 2020. Hydro-Solar Water Engineering AG

ÄNDERUNGEN IM ENERGIEGESETZ (VORAUSSICHTLICH AB 1. JANUAR 2023)

EINDRÜCKE AUS DER PARLAMENTARISCHEN DEBATTE ZUR PARLAMENTARISCHEN INITIATIVE

Am 17. Mai 2017 haben die Schweizer Stimmberechtigten der Energiestrategie 2050 zugestimmt. Schon damals war klar, dass Ende 2022 das Förderinstrument der Einspeisevergütung auslaufen soll. Abgesehen davon, dass die finanziellen Mittel für das Einspeisevergütungssystem ohnehin schon länger erschöpft sind, könnten damit Neuanlagen der meisten erneuerbaren Technologien nicht mehr gefördert werden. Aus diesem Grund wurde 2019 die parlamentarische Initiative 19.443 ein gereicht, mit dem Ziel, eine Lücke in der Förderung der erneuerbaren Energien so lange zu schliessen, bis ein Nachfolgemodell (Mantelerlass «sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien») beschlossen ist.

Im Rahmen der Verhandlungen zur parlamentarischen Initiative liess sich eindrücklich beobachten, in welche Richtung im Zusammenhang mit den zukünftigen Rahmenbedingungen der Kleinwasserkraft argumentiert wird. So fordern Gewässerschützer, dass nur noch Wasserkraftwerke Unterstützung erhalten, welche der Pflicht einer Umweltverträglichkeitsprüfung unterstehen. Das würde bedeuten, dass bei der Förderung die Leistungsuntergrenze von 1 MW auf 3 MW angehoben wird. Dass diese Forderung in der Energiekommission des Ständerats gar eine Mehrheit fand und erst da nach im Nationalrat wieder fallen gelassen wurde, zeigt, wie schwierig es ist, effektive Verbesserungen für die Kleinwasserkraft zu erwirken, wenn die Vertreter der Gewässerschutzseite ihre Muskeln spielen lassen. Aber es gab auch Vorstösse, die durchaus im Sinne der Wasserkraft waren. So setzte sich beispielsweise der Antrag für einen höheren Investitionsbeitrag ab einem Winterstrom-Anteil von 25 % Produktion im Ständerat durch und wurde erst im Nationalrat wieder gekippt.

Die parlamentarische Initiative wurde dieses Jahr behandelt und in der Schlussabstimmung der Herbstsession 2021 angenommen. Die Anpassungen treten am 1. Januar 2023 in Kraft, falls nicht bis zum 20. Januar 2022 das Referendum ergriffen wird. Für neue Wasserkraftwerke kann dann ein Investitionsbeitrag anstelle der bisherigen Einspeisevergütung in Anspruch genommen werden. Dieser Investitionsbeitrag kann bis zu maximal 60 % der anrechenbaren Kosten betragen. Die Förderuntergrenze von 1 MW (mit Ausnahmen für Nebennutzungsanlagen) bleibt hingegen unverändert. Profiteure dieser Anpassungen sind Wasserkraftwerke mit einer Leistung von mehr als 10 MW: Sie können dann bis zu 60 % der anrechenbaren Kosten vergütet erhalten (bis anhin maximal 40 %). MANTELERLASS «SICHERES STROMVERSORGUNG MIT ERNEUERBAREN ENERGIEN» (ERWARTET AB 2024) Am 18. Juni hat der Bundesrat seine Botschaft zum Mantelerlass mit dem Namen «Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien» veröffentlicht. Darin wurden die Revisionen des Energie gesetzes (EnG) und des Stromversorgungsgesetzes (StromVG) zusammengefasst. Für die Kleinwasserkraft ist von Interesse, dass die bereits im Rahmen der parlamentarischen Initiative vorgeschlagene Förderung mit Investitionsbeiträgen bis ins Jahr 2035 weitergeführt werden soll. Zudem ist neu ein Beitrag von bis zu 40 % an die Planungskosten von Wasserkraftwerken vorgesehen. Erfahrungsgemäss fliessen während der politischen Verhandlungen noch verschiedene Anpassungsvorschläge ein. So ist grundsätzlich die Wirkung des Vorschlags der Förderung mit Investitionsbeiträgen umstritten, und alternative Modelle wie beispielsweise eine gleitende Marktprämie werden diskutiert.

Unser Präsident Benjamin Roduit setzt sich im Parlament engagiert für die Anliegen der Kleinwasserkraft ein. Es ist insbesondere seinem unermüdlichen Einsatz zu verdanken, dass gewisse knappe Entscheidungen im Sinn der Kleinwasserkraft ausgefallen sind. Herzlichen Dank dafür an dieser Stelle!

Zusammengefasst ist mit der Annahme der parlamentarischen Initiative 19.443 kein grosser Wurf gelungen. Aber sie ermöglicht, dass voraussichtlich ab 1. Januar 2023 zumindest wieder eine teilweise Förderung von neuen Wasserkraftwerken möglich ist. Im Zusammenhang mit dem Mantelerlass sind Verbesserungen für Kraftwerke, welche einen hohen Winterstromanteil haben, denkbar. Ausserdem ist mit der kürzlich durch die ElCom kommunizierten drohenden Strommangellage deutlich grösserer Handlungsdruck entstanden. Zur Erinnerung: Auch die Windkraft kämpft mit ähnlichen Problemen und musste beispielsweise beim Windpark Sainte-Croix 23 Jahre auf eine Bewilligung warten. Forderungen nach neuen Atom- oder Gaskombikraftwerken liessen auch nicht lange auf sich warten, und es keimt die Hoffnung, dass dadurch die Umweltverbände alarmiert sind und mehr Kompromisse bei der nachhaltigen Nutzung der Wasserkraft möglich werden. Seitens Swiss Small Hydro fordern wir deshalb auch konsequent, Bremsen beim Ausbau der erneuerbaren Energien zu lockern und eine diversifizierte Stromversorgung – sprich mehr Wasserkraft – zuzulassen. Die besten Chancen werden Anlagen zugerechnet, die einen hohen Eigenverbrauch haben oder einen hohen Winterstromanteil ausweisen. 24

Politik und Rahmenbedingungen / Politique et conditions-cadre

Adaptation des conditions-cadres Aperçu des modifications par étapes

D'ici à 2024, les conditions-cadres pour la petite hydraulique vont subir un certain nombre d’adaptations. Une évolution par étapes que nous avons tenté ici de résumer. RÉVISION DE PLUSIEURS ORDONNANCES (EN VIGUEUR AU 01.01.22)

En savoir plus : OEne révisée : www.bit.ly/3kHfEAG

Cet été, le Conseil fédéral a mené une consultation sur les modifications de diverses ordonnances touchant la petite hydraulique, consultation pour laquelle Swiss Small Hydro a pris évidemment position. A priori, la version définitive de ces ordonnances sera publiée prochainement, avec une entrée en vigueur au 1er janvier 2022. Dès que ce sera le cas, nous ne manquerons pas de vous en informer.

En savoir plus sur la prise de position de SSH sur les révisions des ordonnances : www.bit.ly/3Cobtzr

Ordonnance sur l’encouragement de la production d’électricité issue d’énergies renouvelables, OEneR Depuis un certain temps, il n'y a plus de fonds disponibles pour la promotion de nouvelles installations via le système de rétribution de l’injection. Avec cette ordonnance révisée, le remplacement complet d'une centrale hydraulique ne sera plus considéré comme une nouvelle centrale, mais comme une rénovation ou un agrandissement. Cela signifie que de tels projets pourront être soutenus au moyen de contributions d'investissement (art. 3, al. 2, OEneR). De plus, le prix de référence pour l'électricité sera calculé mensuellement pour les installations avec mesure de la courbe de charge (Art. 15 al. 2 OEneR). En savoir plus : OEneR révisée www.bit.ly/3kF6Mey

Ordonnance sur l’énergie OEne L'OEne précise que, pour l'octroi d'une concession ou d'un permis de construire, il n'est pas nécessaire d'identifier les tronçons de cours d'eau conformément à l'article 10 LEne (art. 7a OEne). De plus, la définition de l’intérêt national d’une rénovation ou d’un agrandissement d'une centrale hydraulique est clarifiée. En principe, on peut supposer qu'un projet de plus de 10 GWh/an est d'intérêt national, que cette production annuelle soit atteinte avant ou après la rénovation ou l’agrandissement. En cas d'atteinte 25

grave à des objets (nature et paysage) d’importance nationale, il peut en outre être nécessaire que la production d'électricité soit nettement plus importante ou qu'elle permette d'éviter la perte de production ou de stockage (art. 8 al. 2, 2bis et 2ter OEne).

MODIFICATION DE LA LOI SUR L‘ÉNERGIE, LEne (EN VIGUEUR A PRIORI AU 01.01.23) Le 17 mai 2017, les citoyens suisses ont approuvé la Stratégie énergétique 2050. A l'époque, il était déjà clair que l'instrument de soutien que constitue le système de rétribution à l’injection (RPC/SRI) expirerait à fin 2022. Outre le fait que les ressources financières du système de rétribution sont de toute façon épuisées depuis un certain temps, cela signifierait que les nouvelles installations de la plupart des technologies renouvelables ne pourraient plus être soutenues. C'est pourquoi l'initiative parlementaire 19.443 a été déposée en 2019 dans le but de combler une lacune dans la promotion des énergies renouvelables jusqu'à l'adoption d'un nouveau modèle (appelé, défini dans la « loi fédérale pour un approvisionnement en électricité sûr reposant sur des énergies renouvelables »). L'initiative parlementaire a été traitée cette année et adoptée lors du vote final de la session d'automne 2021. Les modifications entreront en vigueur le 1er janvier 2023, à moins qu'un référendum ne soit organisé avant le 20 janvier 2022. Une contribution à l'investissement (au lieu de l'ancien système de contribution de l’injection – RPC/SRI) pourra alors être demandée pour les nouvelles centrales hydrauliques. Cette contribution à l'investissement pourra s'élever à un maximum de 60 % des coûts imputables. La limite inférieure de subvention de 1 MW reste toutefois inchangée. Les centrales hydrauliques de plus de 10 MW bénéficieront de ces ajustements : elles pourront alors recevoir une compensation allant jusqu'à 60 % des coûts imputables (contre un maximum de 40 %

La législation sur la petite hydraulique reste un "chantier". La photo montre la centrale « Schiefertafelfabrik » (ardoisière) de Frutigen en février 2020. Hydro-Solar Water Engineering AG

jusqu’alors). A noter que toutes les installations d’exploitation accessoire (turbinages d’eaux potables ou usées, de débits d’irrigation, de dotation, d’attrait de passes à poissons, de tunnels, ...) pourront avoir droit à une contribution d’investissement, n’étant pas soumises aux limites de puissance. En savoir plus : www.bit.ly/3HsKFlp

ACTE MODIFICATEUR UNIQUE (MANTELERLASS) « APPROVISIONNEMENT EN ÉLECTRICITÉ SÛR REPOSANT SUR DES ÉNERGIES RENOUVELABLES » (MISE EN VIGUEUR A PRIORI EN 2024) Le 18 juin, le Conseil fédéral a publié son message concernant l’acte modificateur unique (« Mantelerlass ») intitulé « Loi fédérale pour un approvisionnement en électricité sûr reposant sur des énergies renouvelables ». Ce document résume les révisions de la loi sur l'énergie (LEne) et de la Loi sur l'approvisionnement en électricité (LApEl). L'intérêt pour la petite hydraulique réside dans la poursuite jusqu’en 2035 du soutien par des contributions d'investissement comme déjà proposé dans l'initiative parlementaire. A noter également qu’une contribution aux études est prévue, pouvant se monter à 40 % des coûts d’étude de projet imputables.

L'expérience montre que diverses propositions d'ajustements sont encore faites lors des négociations politiques. Par exemple, la proposition de soutien par des contributions d'investissement est fondamentalement contestée, et des modèles alternatifs tels qu'une prime de marché glissante sont discutés. En savoir plus : www.bit.ly/3HplQH9

IMPRESSIONS DU DÉBAT PARLEMENTAIRE AU SUJET DE L'INITIATIVE PARLEMENTAIRE Lors des négociations sur l'initiative parlementaire, il a été possible d'observer clairement la direction prise par les arguments relatifs aux futures conditions cadres pour la petite hydraulique. Par exemple, les défenseurs des cours d’eau exigent que seules les centrales hydrauliques ayant fait l'objet d'une évaluation des impacts sur l'environnement soient soutenues. Cela signifierait que la limite inférieure de production pour les contributions soit portée de 1 MW à 3 MW. Le fait que cette demande ait même trouvé une majorité au sein de la Commission de l'énergie du Conseil des Etats, et qu'elle n'ait été abandonnée qu'ensuite au Conseil national, montre combien il est difficile d'obtenir des améliorations effectives pour la petite hydraulique 26

Politik und Rahmenbedingungen / Politique et conditions-cadre

face aux représentants de la protection des cours d’eau. Mais il y avait également des propositions définitivement dans l'intérêt de l'hydroélectricité. Par exemple, la proposition d'une contribution d'investissement plus élevée provenant d'une part de production d'électricité hivernale de 25 %, a été acceptée au Conseil des États et n'a été rejetée qu'au Conseil national. Au Parlement, notre président Benjamin Roduit est un défenseur engagé et infatigable de la petite hydraulique. C'est notamment grâce à ses efforts continus et pertinents que certaines décisions subtiles ont tourné en notre faveur.

En résumé, l'adoption de l'initiative parlementaire 19.443 n'est pas un grand succès. Elle permettra toutefois de subventionner au moins partiellement les nouvelles centrales hydroélectriques à partir du 1er janvier 2023. Des améliorations pour les centrales électriques

ayant une forte proportion d'électricité hivernale sont envisageables en lien avec le « Mantelerlass ». En outre, la pénurie imminente d'électricité récemment communiquée par l'ElCom a créé une pression beaucoup plus forte pour agir. Pour rappel, l'énergie éolienne est également confrontée à des problèmes similaires. L’obtention du permis de construire du parc éolien de Sainte-Croix a pris 23 ans, par exemple. Les appels à la réalisation de nouvelles centrales nucléaires ou de centrales à cycle combiné au gaz ne se sont pas fait attendre non plus. Il faut espérer que cela alertera les associations environnementales pour finalement jouer en faveur de l’énergie hydraulique. C'est pourquoi Swiss Small Hydro demande systématiquement que les freins au développement des énergies renouvelables soient levés et qu'un approvisionnement en électricité diversifié – c'est-à-dire davantage d'hydraulique – soit autorisé. Les centrales qui ont un niveau élevé d'autoconsommation ou une forte proportion d'électricité d'hiver sont celles qui auront le plus de chances de leur côté.

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Journée Petite Hydraulique au Val de Bagnes Des encouragements solidaires et techniques pour la suite

La journée technique de Swiss Small Hydro – association suisse pour la petite hydraulique (SSH) a finalement bel et bien eu lieu, et, ce, dans des conditions automnales optimales, grâce à la consciencieuse organisation de nos deux hôtes : la commune du Val de Bagnes et ALTIS Groupe SA, et toujours avec le soutien de SuisseEnergie. Une rencontre dédiée à la Petite Hydraulique, à ses Turbines, à ses Défis, à sa Politique, et surtout à ses Acteurs, passionnés, engagés dans la Transition énergétique. Avec des Majuscules, pour être en phase avec les déclivités du Val. UNE PREMIÈRE PARTIE PRÉSIDENTIELLE C’est avec un discours précis et enjoué que le Président de l’association SSH, Benjamin Roduit, également Conseiller national, ouvrait la journée. Après avoir présenté les différents intervenants, il dressait la situation actuelle de la petite hydraulique suisse, bien au cœur des défis énergétiques de la Suisse. Sa synthèse de la politique énergétique suisse actuelle est telle que nous nous permettons de la reprendre en annexe du présent article. Et de céder ensuite la parole au Conseiller d’État valaisan, Chef du Département de l’Energie et également Président de la conférence des cantons alpins, Roberto Schmidt : « Chaque kWh compte », rappelant que la Grande Hydraulique est aux côtés de la Petite. D'autres personnes encore se sont exprimées : Christophe Maret, Président de la Commune de Val de Bagnes qui ne compte pas moins de 9 installations de turbinage, et Joël Di Natale, Directeur général d’ALTIS Groupe SA. Et citons également la présence de Marie-Madeleine Luy, Présidente de Sembrancher et de Damien Métrailler, Président des Forces motrices valaisannes FMV SA.

Roberto Schmidt, Conseiller d’État valaisan, lors de son intervention à la journée technique de SSH Swiss Small Hydro

LES PRÉSENTATIONS DE LA MATINÉE Conditions-cadres : 2021 -2023 et plus La partie présidentielle achevée, Matteo Bonalumi de l'Office fédéral de l'énergie OFEN, reprenait les conditions-cadres pour l’hydroélectricité, celles en vigueur et celles a priori prévues pour 2023. Car si la fin du système de rétribution à l’injection est bien confirmée, le droit à des contributions à l’investissement pour certains nouveaux sites n’est pas encore garanti, mais en bonne voie, face aux objectifs de production électrique pour 2035 et 2050, au développement de la mobilité électrique, et à la situation hivernale. Carte blanche à la HES-SO S’ouvrait ensuite une carte blanche (ou bleu-hydraulique) à la HES-SO Valais, la Haute Ecole d’Ingénierie de Sion, avec les Professeurs, Cécile Münch-Alligné et Laurent Rapillard. Avec un retour sur Hydro Alp Labs, qui réunit Alpiq, FMV, Hydro Exploitation et la HES-SO Valais autour d’un même sujet : la surveillance et l’amélioration de la production des aménagements alpins de haute chute et au fil de l’eau. Avec 3 axes principaux : • le « Condition monitoring » pour anticiper la détérioration de différents composants d’une centrale, • les clones numériques pour l’optimisation des modes de fonctionnement des machines hydrauliques, • la digitalisation et l’intégration des outils de « machine learning » pour améliorer les performances des centrales. Quelques mots également sur les formations proposées par la HES-SO à ses étudiants déclinées sous 3 orientations : Design & Materials, Power & Control et Infotronics. Laurent Rapillard revenait ensuite sur la conception d’un répartiteur et d’un bâti octogonal de Pelton de 650 kW sous 133 m de chute pour l’entreprise Jacquier-Luisier SA en partenariat avec Telsa SA. Ou plus précisément sur la résistance aux efforts statiques et l'analyse modale de la bâche et l’analyse statique du répartiteur. Parmi les différentes conclusions, retenons celle de ne pas noyer le répartiteur dans une structure en béton mais d’ajouter des brides permettant des points de fixation intermédiaires du répartiteur. Cécile Münch-Alligné terminait cette carte blanche avec la turbine Duo-Turbo, une deuxième collaboration

avec Telsa-Jacquier-Luisier, avec également Valelectric Farner SA et le Laboratoire de machines hydrauliques, LMH, de l’EPFL. Qu’est-ce-que la Duo-Turbo ? Une petite turbine, moins de 25 kW, spécifiquement dédiée aux réseaux d’eau, directement intégrée en conduite. « Duo » car deux roues sur un même axe. La turbine est dite « contra-rotative », chaque roue ayant sa propre vitesse variable. Avec de premiers résultats encourageants pour le site pilote de Savièse (VS), mis en service en 2019, avec un rendement hydroélectrique global de 59 % sur les 20000 heures de fonctionnement au 31.08.2021. Super-fails : apprendre encore Après ces présentations plutôt tournées vers l’avenir, Vincent Denis de Mhylab revenait sur ces projets qui n’ont pas fonctionné comme prévu, ces expériences fâcheuses, mais qui n’en sont pas moins instructives. Et de se pencher sur des bévues plus ou moins conséquentes : rupture d’une bifurcation alimentant des

turbines, non-respect des plans de l’ouvrage, échauffement au niveau du palier-turbine, endommagement d’une roue monobloc lors de l’usinage ou d’un bâti lors du transport, érosion de cavitation allant jusqu’à la cassure des aubes, … les exemples ne manquent pas. Mais des solutions existent : que ce soit, à titre préventif, avant la mise en service, voire souvent dès la définition des premières bases du projet, ou sur le terrain, de manière à éviter si possible un nouveau « super-fail ». Et 4 sociétés du domaine de la petite hydraulique A noter également la présence de 4 sociétés dans le cadre de cette journée technique : Wild, Telsa & JacquierLuisier et Mhylab, dont les représentants ont bien voulu faire l’exercice de se présenter en 5 minutes lors de la matinée. Il était aussi possible de discuter technique avec eux durant les différentes pauses de la rencontre. LES VISITES DE L’APRÈS-MIDI Deux visites étaient proposées par Altis l’après-midi : la petite centrale du Profray et la forge Oreiller. La petite centrale du Profray : des eaux usées pour de l’électricité verte La petite centrale du Profray est intégrée au système d'évacuation des eaux usées de la station de sports d’hiver (notamment) de Verbier. Un bassin de décantation récolte les eaux usées de Verbier et joue le rôle de chambre de mise en charge pour la conduite forcée. L'eau brute est alors tamisée de façon à éviter la présence de résidus solides de grandes tailles qui pourraient obstruer les conduites et les injecteurs. L'eau est

1. Cécile Münch-Alligné, professeure à la HES-SO, expliquant le projet de la turbine Duo-Turbo Swiss Small Hydro

Figure 1. La Duo-turbo en pièces détachées Diapositive issue de la présentation de Cécile Münch-Alligné, Professeure à la HES-SO

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ensuite acheminée via la conduite forcée jusqu'à la STEP, à l'entrée de laquelle elle est turbinée.

Mise en service en 2008, le turbogroupe a remplacé une précédente installation datant de 1993. Le nouveau turbogroupe d’une puissance installée de 380 kW, sous 450 m de chute brute, conçu hydrauliquement par Mhylab et réalisé par Gasa SA, fonctionnant « au fil de l'eau », a pu bénéficier de 14 ans de retour d'expérience. La turbine a ainsi été spécialement adaptée aux eaux usées. Notamment, tous les obstacles se trouvant dans l'écoulement des eaux usées ont été supprimés de manière à ce que les déchets (et notamment les matières fibreuses) ne viennent s'accumuler. La production électrique moyenne des trois dernières années est d’environ 950000 kWh/an. Dans la foulée, M. Pierre-André Gard d’Altis, principal organisateur et guide de cette journée, en a profité pour ouvrir les portes de la petite centrale des Torrents de Verbier, Profray II, également sur le site de la STEP. Réalisé par Telsa-Jacquier-Luisier, le turbogroupe Pelton à 4 injecteurs, de 1.9 MW, sous 538 m de chute brute, utilise les eaux du Torrent de Verbier. Sa production électrique est évidemment à l’image de sa source : fluctuante, à laquelle s’ajoute l’amélioration régulière des conditions d’exploitation au niveau des prises d’eau.

2. Le turbogroupe du Profray sur les eaux usées Mhylab & Gasa SA & Altis 3. Le turbogroupe des Torrents de Verbier, Profray II Mhylab & Telsa Jacquier Luisier & Altis 5 4. L’ancienne roue Pelton du Profray I avec une forte usure des augets due eaux de ruissellement alors collectées dans le réseau des eaux usées Swiss Small Hydro/JB 5. Un des quatre injecteurs du turbogroupe des Torrents de Verbier, Profray II Swiss Small Hydro/JB

6. Les deux roues à aubes de la Forge Oreiller Swiss Small Hydro 7. Un exemple de sonnette réalisée à la Forge Oreiller Swiss Small Hydro 8. L’apéritif de la fin de journée sur le site de la station d’épuration du Profray Swiss Small Hydro

L’année 2018 enregistrait 3 GWh, tandis qu’Altis prévoit 6.1 GWh pour la fin de 2021. La Forge Oreiller : de l’eau, de l’acier et des vaches Les sonnettes … ce n’est pas qu’une histoire de vélo, mais de vaches, en particulier celles d’Hérens, de celles qui combattent, de celles qui se reconnaissent également hiérarchiquement par … le son propre à chaque sonnette. La Forge Oreiller en était spécialiste de la production, comme l’explique Philippe Corthay, dans les détails de la tôle, aux rivets pour maintenir les deux parties, en passant par l’étanchéité assurée par la fonte de douilles en laiton, la brasure, les différentes techniques de chauffage, de fonte, de flammes (celle vert-bleuté de la fusion du laiton), sans oublier le battant et la poignée. Et pour base énergétique : la force du forgeron en combinaison avec celle de l’eau, issue de deux roues à aubes, et d’un complexe astucieux d’arbres, de poulies, de roues dentées. UN GRAND MERCI DE LA PART DE SWISS SMALL HYDRO

La journée se terminait à la STEP de Profray avec la dégustation d’un dernier (et nième ?) verre de vin valaisan. Ouverte à toutes et tous, pour les membres de SSH et les non-membres, l’édition 2021 a rassemblé une soixantaine de personnes. Un grand merci à tous les participants ! Aline Choulot avec la collaboration de Jürg Breitenstein Swiss Small Hydro Novembre 2021

En savoir plus : Présentations disponibles sous : www.swissmallhydro.ch/fr/ueber-uns-2/fachtagung 8

La forge Oreiller : www.museedebagnes.ch/les-maisons-sauvages-duval-de-bagnes/forge-oreiller www.verbier.ch/ete/offres/forge-oreiller-le-chablefr-ete-2788583 Centrale du Profray, exemple 6 du Module IV de la documentation d’ensemble sur la Petite hydraulique de SuisseEnergie : https://pubdb.bfe.admin.ch/fr/publication/download/ 8948

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Journée technique de Swiss Small Hydro, Bagnes (VS) Extrait du discours d’introduction du Président Benjamin Roduit

Pour mémoire nous produisons le 6,5 % de la consommation suisse, soit 4 TWh et notre potentiel est de 5,5 TWh si l’on préserve des conditions-cadres correctes. Or, il faut le dire, le combat est rude. Au Parlement, nous sommes souvent agressés par des milieux écologiques qui estiment que nos coûts de production sont trop élevés et ne devraient plus être subventionnés. Pire, on nous accuse de nuire à la biodiversité en raison d’une utilisation des cours d’eau qui ne devrait selon eux plus être permise en Suisse. Je n’invente rien, c’est une parlementaire qui me l’a dit lors de notre dernière session.

Le Président Benjamin Roduit lors de la journée technique Swiss Small Hydro

« Si le covid n’a pas vraiment impacté notre branche, d’autres événements ont perturbé la santé et l’efficience de la production d’énergie en général. Ainsi l’échec de l’accord institutionnel crée de nombreuses incertitudes et renvoie l’accord européen sur l’électricité à des jours meilleurs. Cela signifie notamment qu’on ne sait pas sur quel modèle de marché la production électrique devra s’appuyer ces prochaines années. Le refus par le peuple de la loi sur le CO2 en juin dernier suscite aussi beaucoup d’inconnues. Comment financerons-nous les énergies renouvelables censées compenser la sortie du nucléaire et la neutralité carbone prévue à l’horizon 2050 ? Lorsqu’on sait que la consommation d’énergie avec notamment la mobilité électrique augmentera dans l’intervalle de plus de 10 % on peut penser qu’il serait difficile d’atteindre les objectifs 2050. Pour cette raison, nous devons sans cesse rappeler dans l’opinion publique et auprès des décideurs que chaque kWh d’énergie propre, renouvelable et indigène compte. L’apport et le développement de nos petites installations hydrauliques revêt ainsi une réelle importance. 33

Et encore, si on se contentait de paroles. En septembre dernier, dans le cadre des débats parlementaires au sujet d’une initiative favorable aux énergies renouvelables, dont notre petite hydro, nous avons dû déjouer des attaques directes visant à supprimer toute subvention pour des installations de moins de 3 MW. En collaboration avec les producteurs de la grande hydro, nous avons pu cette fois nous en sortir, mais jusqu’à quand ? Le prochain combat est d’ores et déjà programmé et il s’agira de débattre tout prochainement sur le « Mantelerlass », un projet de loi fédérale pour un approvisionnement en électricité sûr reposant sur des énergies renouvelables. Nous aurons surtout à communiquer sur la qualité technique de nos installations, et c’est le but premier d’une journée telle que celle-ci. Il s’agira aussi de démontrer que nous savons utiliser l’eau à des fins énergétiques tout en la protégeant sur le plan environnemental. Nous devrons aussi fructifier notre capital de sympathie auprès de la population. Celle-ci soutient la production décentralisée d’électricité et le principe d’une autoconsommation locale comme nous l’offrons grâce à bon nombre de nos petites installations. Je ne peux terminer sans évoquer un problème croissant : celui de la remise en question des droits d’eau permanents et du zèle de certains cantons à remettre en question nos concessions et à exiger dans des délais très courts l’assainissement des installations concernées. Plusieurs membres nous ayant fait part de difficultés à ce sujet dans leurs cantons respectifs, nous avons commandé une expertise juridique sur ces droits permanents qui a été mis à votre disposition dans le

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courant de l’année. De plus, dans le cadre d’une procédure menée à ce sujet par l’un de nos membres, nous avons décidé de demander un avis juridique. Dès que la décision sera connue, elle vous sera présentée et pourra faire école dans d’autres situations. Nous vous invitons d’ores et déjà à nous faire part de vos expériences. Une lettre vous parviendra prochainement à ce sujet.

Comme vous le voyez, nous nous efforçons de vous défendre au mieux ! Mais n’oubliez pas que c’est avant tout grâce à vous, à votre motivation et à la qualité de votre travail, que nous pourrons faire remonter nos atouts jusqu’au plus haut niveau politique. Après avoir été invité à 2 tables rondes par Mme Sommaruga, comme président de Swiss Small Hydro, le message semble progressivement passer. J’en veux pour preuve que lors de ma dernière rencontre avec Mme la Conseillère fédérale, elle m’a salué en disant « Comment ça va la petite hydro » ? Je lui ai répondu que dans le contexte actuel, elle se porte encore pas si mal, mais qu’à l’avenir il faudra bien mieux la considérer. »

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Jahrestagung der Kleinwasserkraft im Val de Bagnes (VS) Ermutigung der Branche im Spannungsfeld von Politik und Technik

Die Jahrestagung von Swiss Small Hydro konnte endlich stattfinden, und das bei prächtigem Herbstwetter. Mit der Unterstützung von EnergieSchweiz und dank der gewissenhaften Organisation unserer beiden Gastgeber – der Gemeinde Val de Bagnes und der ALTIS Groupe SA – lief alles wie am Schnürchen. Ein Treffen mit gut 60 Teilnehmern, das gewidmet war der Kleinwasserkraft, ihren Turbinen, ihren Herausforderungen, ihrer Politik und vor allem ihren leidenschaftlichen Akteuren, die sich für die Energiewende so kräftig wie das Gefälle des Val de Bagnes einsetzen. EIN PRÄSIDIALER AUFTAKT Der Walliser Staatsrat, Vorsteher des Energiedepartements und Präsident der Regierungskonferenz der Gebirgskantone, Roberto Schmidt, brachte es bei der Eröffnung auf den Punkt: «Jede kWh zählt», und erinnerte daran, dass die grosse Wasserkraft an der Seite der kleinen steht. Der Gemeindepräsident Christophe Maret stellte stolz seine Gemeinde vor, eine der flächenmässig grössten der Schweiz. In einer treffenden und heiteren Rede skizzierte der Präsident von Swiss Small Hydro, Nationalrat Benjamin Roduit die aktuelle Situation der Schweizer Kleinwasserkraft, welche sich im Zentrum der energiepolitischen Herausforderungen der Schweiz befindet. Seine Zusammenfassung der aktuellen Schweizer Energiepolitik ist so gut, dass sie im Anschluss wiedergegeben wird. Spannende Vorträge aus Politik und Technik Es folgten spannende Fachbeiträge zu aktuellen Themen der Kleinwasserkraft. Dabei ging es um die Förderpolitik des Bundes, aber auch um technische Themen (HES SO Wallis, Mhylab). Das brennendste Interesse der «Klein-

kraftwerkler» war natürlich, wie es mit der Förderung weitergehen soll. Matteo Bonalumi vom Bundesamt für Energie BFE erläuterte die Rahmenbedingungen für die Wasserkraft: Die geltenden und die für 2023 vorgesehenen. Auch wenn das Ende des Einspeisevergütungssystems KEV beschlossen wurde, ist das Recht auf Investitionsbeiträge für bestimmte neue Standorte zwar noch nicht garantiert, aber auf gutem Wege angesichts der Ziele für die Stromerzeugung für 2035 und 2050 und der Entwicklung der Elektromobilität. Die Vorträge der Jahrestagung 2021 können aus dem Internet heruntergeladen werden: www.swissmallhydro.ch/de/verband/fachtagung Zwischen den Vorträgen gab es wie üblich Gelegenheit, sich an den Informationsständen unserer Mitgliederfirmen über allerlei Produkte und Dienstleistungen zu informieren. Die Besichtigungsziele – eine alte mit Wasserkraft betriebene Schmiede (Forge Oreiller), ein Abwasser turbinierendes Kraftwerk (Profray 1) und ein Kraftwerk mit Triebwasser aus einem Wildbach (Profray 2) zeigten die lange Geschichte und grosse Bandbreite der Kleinwasserkraft. Die Tagung endete auf dem Platz der ARA Profray mit der Degustation von bekömmlichem Walliser Fleisch und Wein. Wir freuen uns bereits auf das Wiedersehen im Baselbiet. Allgemeine Fotos der Jahrestagung 2021: www.bit.ly/30GCUrN

Roberto Schmidt, Walliser Staatsrat und Präsident der

Regierungskonferenz der

Präsident SSH Nationalrat

Gebirgskantone

Benjamin Roduit

Swiss Small Hydro

Politische Analyse von Präsident SSH Nationalrat Benjamin Roduit

AUSZUG SEINER REDE AN DER JAHRESTAGUNG «Und nun zu unseren Sorgen. Während Covid unsere Branche nicht wirklich berührt hat, gefährden andere Ereignisse die Gesundheit der Energiegewinnung im Allgemeinen. So führt der Misserfolg der institutionellen Vereinbarung zu grosser Unsicherheit und verschiebt das europäische Stromabkommen auf unbestimmte Zeit. Dies bedeutet vor allem, dass nicht klar ist, auf welches Marktmodell die Stromproduktion in den kommenden Jahren setzen muss. Die Ablehnung des CO2-Gesetzes durch das Volk im vergangenen Juni bringt auch viele Unsicherheiten mit sich. Wie werden wir die erneuerbaren Energien finanzieren, die den Atomausstieg und die für 2050 geplante Carbon-Neutralität kompensieren sollen? Wenn wir wissen, dass der Energieverbrauch inklusive Elektromobilität in der Zwischenzeit um mehr als 10 % steigen wird, können wir uns vorstellen, dass es schwierig sein wird, die Ziele für 2050 zu erreichen. Deshalb müssen wir die Öffentlichkeit und die Entscheidungsträger immer wieder daran erinnern, dass jede Kilowattstunde sauberer, erneuerbarer und einheimischer Energie zählt. Der Beitrag unserer kleinen Wasserkraftwerke ist daher von echter Bedeutung. Zur Erinnerung: Kleinwasserkraftwerke erzeugen 6,5 % des schweizerischen Stromverbrauchs (4 Terawattstunden) und ihr Potenzial beträgt 5,5 Terawattstunden, wenn wir die korrekten Rahmenbedingungen sichern. Allerdings muss man feststellen, dass der Kampf dafür hart ist. Im Parlament werden wir oft von Umweltgruppen kritisiert, die der Meinung sind, dass unsere Produktionskosten zu hoch seien und nicht mehr subventioniert werden sollten. Schlimmer noch: Man behauptet, wir würden die Biodiversität durch die Gewässernutzung schädigen, was in der Schweiz nicht mehr erlaubt sein sollte. Das habe ich mir nicht ausgedacht, das hat mir ein Parlamentsmitglied während unserer letzten Sitzung gesagt. Im September haben wir über eine Initiative für erneuerbare Energien debattiert und dabei insbesondere um die Kleinwasserkraft gekämpft. Wir mussten dabei direkte Angriffe abwehren, die auf die Streichung sämtlicher Unterstützungsgelder für Anlagen mit weniger als 3 MW Leistung zielten. Zusammen mit den Grosswasserkraftwerken sind wir dieses Mal davongekommen, aber bis wann?

Der nächste Kampf steht kurz bevor mit der Debatte über den «Mantelerlass», einem Bundesgesetz für eine sichere Stromversorgung auf der Basis erneuerbarer Energien. Wir müssen vor allem die technische Qualität unserer Anlagen vermitteln, und das ist der Hauptgrund für eine Tagung wie die heutige. Wir werden auch unser Wissen zeigen müssen, wie wir Wasser zur Stromerzeugung nutzen und es zugleich unter ökologischen Gesichtspunkten schützen. Das Wohlwollen gegenüber der Kleinwasserkraft in der Öffentlichkeit soll gefördert werden – sie unterstützt grundsätzlich die dezentrale Stromproduktion und das Prinzip des lokalen Eigenverbrauchs, wie wir es mit unseren zahlreichen Anlagen bereits anbieten. Ich kann nicht abschliessen, ohne noch ein schwerwiegendes Problem zu erwähnen: Die Frage der ehehaften Wasserrechte und den Drang einiger Kantone, unsere Konzessionen in Frage zu stellen sowie die Sanierung der betroffenen Anlagen innert kürzester Zeit zu fordern. Da uns mehrere Mitglieder über Schwierigkeiten in ihren Kantonen informiert hatten, gaben wir ein Rechtsgutachten über diese ehehaften Rechte in Auftrag, das Ihnen im Laufe des Jahres zur Verfügung gestellt worden ist. Darüber hinaus haben wir im Zusammenhang mit der Klage eines Verbandsmitgliedes beschlossen, uns rechtlich beraten zu lassen. Sobald die Entscheidung bekannt ist, wird sie Ihnen mitgeteilt und kann dann als Vorlage für andere Fälle dienen. Wir laden Sie ein, Ihre Erfahrungen mit uns zu teilen. Ein entsprechendes Schreiben wird Ihnen in Kürze zugestellt.

Wie man sehen kann, tun wir unser Bestes, um Sie zu schützen! Vergessen Sie aber nicht, dass es vor allem Ihnen, Ihrer Motivation und der Qualität Ihrer Arbeit zu verdanken ist, dass wir in der Lage sein werden, unsere Anliegen auf der höchsten politischen Ebene einzubringen. Nachdem ich als Präsident des Verbandes Swiss Small Hydro von Frau Sommaruga zweimal zum runden Tischen eingeladen worden bin, scheint die Botschaft anzukommen. Ein Beispiel: Bei meinem letzten Treffen mit der Bundesrätin begrüsste mich diese mit den Worten: «Wie geht es der Kleinwasserkraft?» Ich sagte ihr, dass es im aktuellen Kontext noch nicht schlecht läuft, aber dass diese in Zukunft viel stärker berücksichtigt werden muss.»

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Schattenhalb: Grüne Energie mit grünen Gussrohren Optimale Nutzung des Wassers aus dem Reichenbach

Nach der Einweihung des Wasserkraftwerks Spiggenbach im August 2017 konnte die BKW mit Schattenhalb 1 im selben Jahr noch ein zweites Kleinwasserkraftwerk in Betrieb nehmen. Für Sherlock Holmes Fans ist der mächtige, 120 m hohe Reichenbachfall ein bekannter Ort. Hier fand am 4. Mai 1891 der letzte Kampf des berühmten englischen Detektivs mit seinem Erzfeind Professor Moriarty statt – und endet für beide mit dem Sturz in die tosenden Wasser des Reichenbachs. Touristen aus aller Welt pilgern zu diesem berühmten Schauplatz, der in die Literaturgeschichte eingegangen ist. Neben der touristischen Attraktion bietet der Reichenbach aber auch eine optimale Nutzung zur Stromerzeugung. Wasserkraftwerk Schattenhalb 1 Im Hinblick auf die Gesamterneuerung der Anlage wurde das bestehende Wasserkraftwerk Schattenhalb 1, das seit 1909 zuverlässig Strom produziert hatte, im Oktober 2014 ausser Betrieb gesetzt. Der Spatenstich für die neue Anlage erfolgte am 17. Juni 2015.

Strom für rund 1500 Haushalte Dank dem Neubau am Standort des ehemaligen Wasserkraftwerks konnte die Produktion um zirka 30 % erhöht werden. Die neue Anlage kann mit einer installierten Leistung von 2,3 MW jährlich 6,7GWh Strom produzieren und deckt damit den Strombedarf von 1500 Haushalten mit einheimischer Energie aus Wasserkraft.

2. Fixpunkt der Leitung 3. Dehnungs- und Ausbaustück DN 700 Wild Armaturen AG

Die Anlage nutzt ein Gefälle von 216 m. Das Wasser wird unterhalb des Reichenbachfalls gefasst. Über eine 570 m lange Druckleitung ﬂiesst es zur Zentrale im Talboden. Dort können pro Sekunde max. 1300 Liter Wasser (gut sechs volle Badewannen) turbiniert werden.

1. Rohrtransport per Seilbahn Wild Armaturen AG

4. 476m NATURAL+-Leitung in grüner Spezialanfertigung, die sich perfekt in die Landschaft einfügt. Wild Armaturen AG

Optimale Nutzung des Reichenbachs Nach dem Bau des Wasserkraftwerks Schattenhalb 3 im Jahr 2010 wurde das über 100-jährige Kraftwerk Schattenhalb 2 stillgelegt. Für Schattenhalb 3 wird das Wasser im Zwirgibecken, oberhalb des Reichenbachfalls gefasst und in der 397 m weiter unten liegenden Zentrale turbiniert. Die Konzession des Kraftwerks Schattenhalb 3 sieht vor, dass im Sommerhalbjahr 850 Liter nicht gefasst werden, sondern über den Reichenbachfall ﬂiessen. Dank Schattenhalb 1 kann das Wasser unterhalb des Wasserfalls gefasst und so auch im Sommerhalbjahr zur Stromproduktion genutzt werden. Im Winterhalbjahr ist das neue Kraftwerk nicht in Betrieb. Die beiden Kraftwerke Schattenhalb 1 und 3 ergänzen einander und ermöglichen eine optimale Nutzung des Wassers aus dem Reichenbach. Transporte per Helikopter und Materialseilbahn Zur Baustelle im Fallbecken des Reichenbachs führte keine Baupiste hinauf und Lastwagen suchte man vergebens. Die Arbeiten im Fallbecken wurden mit Flügen von Swiss Helicopter erschlossen. Für den Transport der massiven Rohre wurde eine temporäre Materialseilbahn errichtet. Dies aus Gründen der Sicherheit und zum Schutz der Landschaft im touristisch geprägten Gebiet. Arbeiten im engen und steilen Stollen Die über 100 Jahre alte und 570m lange Druckleitung aus Grauguss mit Stopfbuchsen wurde durch eine neue Leitung aus duktilen Gussrohren DN 700 (DN 800 im obersten Teil) mit Steckmuffen und Schubsicherungen ersetzt. Die Arbeitsbedingungen im engen, teils über 80 Grad steilen Stollen waren schwierig und arbeitsintensiv. Die

alte Leitung wurde samt Betonsockeln zerlegt und mit der Stollenbahn abtransportiert. Da im engen Stollen nicht mit grossen Maschinen gearbeitet werden konnte, war viel Handarbeit gefragt. Die Gesamtkosten des Projekts beliefen sich auf etwa 12 Millionen CHF und die Bauzeit dauerte rund 2 Jahre.

Bauherr BKW Energie AG, Bern Ingenieur BKW Engineering, Bern Hoch-/Tiefbau Ghelma AG Baubetriebe, Meiringen Kohler Bau AG, Schattenhalb Implenia Schweiz AG, Wattenwil Lieferumfang Rohre: 476 m TSZ NAT DN 700 C30 C40 TIS-K, 80 m TSZ NAT DN 800 C30 TIS-K, diverse Formstücke, Mannlöcher und Dehnungsstücke DN 700 und 800

Wild Armaturen AG Buechstrasse 31 CH-8645 Jona-Rapperswil Tel.: 055 224 04 04 Fax: 055 224 04 44 www.wildarmaturen.ch 38

Kurzmitteilungen / Brèves

Zeitschriftenumschau Die neuesten Erscheinungen auf einen Blick

WASSER ENERGIE LUFT (SCHWEIZERISCHER WASSERWIRTSCHAFTSVERBAND SWV) HEFT 3/2021 Entlastungsstollen Thalwil – Stand und Ausblick Adrian Stucki Optimierung der Fischaufstiegshilfe am Wasserkraftwerk Bannwil mittels 3D-CFD-Simulation Mattias Deller, Steffen Corbe, Sandra Krähenbühl, Carl Robert Kriewitz-Byun Virtuelle Fachtagung der Kommission Hochwasserschutz (KOHS) mit filmischer Exkursion im Gürbetal: «Schutzkonzepte und ihre Bauten am Lebensende – was nun?» Jürg Speerli Risikomanagement für unplanbare Auswirkungen des Klimawandels Martin Unverricht

WASSERWIRTSCHAFT (VERLAG SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN) HEFT 11/2021 Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserbedarf und -dargebot Andreas Marx, Friedrich Boeing, Oldrich Rakovec, Sebastian Müller, Özge Can, Chaitanya Malla, Michael Peichl, Luis Samaniego Lösungsansätze für Klimawandel bedingte Herausforderungen in der Trinkwasserversorgung Prof. Dr.-Ing. Irene Slavik Einfluss des übersaisonalen Niedrigwasserereignisses 2018/19 auf die Bewertungskomponente Makrozoobenthos in Fliessgewässern Sachsen-Anhalts Katja Westphal, Dr. Michael Seidel, Prof. Dr. Volker Lüderitz Neue Entwicklungen in der Hochwasserrisikoanalyse: Niederschlagsgeneratoren und kritische Infrastrukturen Prof. Dr.-Ing. Daniel Bachmann, Shahin Khosh Bin Ghomash M. Sc., Dipl.-Ing. Roman Schotten 39

Herausforderung Klimawandel: neue Ideen für das Hochwasserrisikomanagement Dipl.-Ing. Christin Rinnert, Alexandra Schüller M. Sc., Prof. Dr. Robert Jüpner Auswirkung des Klimawandels auf die Wasserverfügbarkeit – Anpassung an Trockenheit und Dürre in Deutschland Jenny Tröltzsch, Dr. Ulf Stein, Rodrigo Vidaurre, Benedict Bueb, Hannes Schritt, Prof. Dr.-Ing. Martina Flörke, Dr.-Ing. Frank Herrmann, Dr.-Ing. Alexander Wriege-Bechtold Auswirkungen der Dürreverhältnisse 2018-2020 auf die Grundwasserstände in Mitteldeutschland Dr. Karsten Rinke, Dipl.-Ing. Sarah-Christin Mietz, Dipl.-Geol. Martin Schneppmüller Revitalisierung kleinerer Fliessgewässer in SachsenAnhalt – Konformität statt Individualität Anne Linn Ahlers M. Eng., Lisa Siebeneichner M. Eng., Dr. Uta Langheinrich, Prof. Dr. Volker Lüderitz Wasserwirtschaftliche Herausforderungen zur Klimaanpassung für Lateinamerika Prof. Dr. rer. nat. habil. Frido Reinstorf Visualisierung der Auswirkungen des Klimawandels in der sächsisch-böhmischen Grenzregion Prof. Dr. Petra Schneider, Andreas Schmitt, Andreas Hoy Warum Digitalisierungsprojekte häufig scheitern, aber nicht müssen Günter Müller-Czygan, Manuela Wimmer Zahnschwellen zur Verhinderung der Sohlenerosion in Flüssen Dr.-Ing. Ottfried Arnold Asphaltdichtungsproben unter Wasser und Sanierungsumfang an Talsperren Christopher Tennes, Tobias Serwatka, Christof Sommer, Sophie Charlotte Kuhlmann

ÖSTERREICHISCHER WASSER- UND ABFALLWIRTSCHAFTSVERBAND (ÖWAV) HEFT 9-10/2021: THEMENSCHWERPUNKT UMGANG MIT ELEKTROALTGERÄTEN Ein neuer Weg zur Bewertung der Recyclingfähigkeit von Produkten mittels Statistischer Entropie: Fallbeispiel Mobiltelefone Roithner C., Cencic O., Rechberger H. Das Emissionsverhalten von bromierten Flammschutzmitteln aus Kunststoffen von IT-Geräten in unterschiedlichen Nutzungs- und Deponierungssimulationen Hawlik P., Jandric A., Zafiu C., Huber-Humer M., Salhofer S.

Re-Use und Reparatur von Elektro(alt)geräten als Beitrag zur Kreislaufwirtschaft in Österreich Wagner M., Neitsch M., Schanda I. Rückgewinnung von Wertstoffen aus Elektrokleingeräten Beigl P., Salhofer S. Ausbildung als Schlüssel für eine adäquate Behandlung von Elektroaltgeräten in Lateinamerika Salhofer S., Schmied E., Jandric A. Von der Eutrophierung in die Klimaerwärmung – 45 Jahre limnologisches Monitoring Mondsee Luger M., Kammerlander B., Blatterer H., Gassner H.

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Kurzmitteilungen / Brèves

Kurzmitteilungen im Überblick

MARKTANALYSE ELEKTROMOBILITÄT: INTERESSIERTE KLEINWASSERKRAFTWERK-BESITZER GESUCHT!

PRONOVO – STATISTIK DES EINSPEISEVERGÜTUNGSSYSTEMS

Die Elektromobilität breitet sich mit enormer Geschwindigkeit aus und entsprechend nimmt der Bedarf an Ladestationen stetig zu. Eine neues, durch EnergieSchweiz finanziertes Projekt untersucht nun, ob dieser Markt auch für Besitzer von Kleinwasserkraftwerken von Interesse sein könnte, und falls ja, unter welchen Bedingungen.

Pronovo stellt zahlreiche Zahlen zum Einspeisevergütungssystem (EVS) zur Verfügung, wie z.B. die viertelstündlich gemessene Stromproduktion für jede der geförderten Technologien und das Cockpit für das 2. Quartal 2021, die im Folgenden zusammengefasst sind.

Die beiden Auftragnehmer Mhylab und Skat Consulting AG suchen nun Besitzer von Kleinwasserkraftwerken, die sich für das Projekt interessieren und bereit sind, gegebenenfalls im Rahmen von Fallstudien (ab 2022) weitere Informationen zur Verfügung zu stellen. Fühlen Sie sich angesprochen? Dann freuen wir uns, wenn Sie sich mit uns (Romandie: aline.choulot@mhylab.com, Deutschschweiz: martin.boelli@skat.ch) in Verbindung setzen.

BFE: ENERGIEWENDE UND HEIMATSCHUTZ HAND IN HAND

Zum 01.09.2021 sind 656 Kleinwasserkraftwerke (KWKW), die vom EVS profitieren, in Betrieb. Davon vermarkten 201 ihren Strom direkt. Die 656 KWKW repräsentieren eine installierte elektrische Gesamtleistung von 515 MW und eine elektrische Produktion von 1814 GWh/Jahr. Mit etwa 45 % hat die Kleinwasserkraft immer noch den grössten Anteil an der Gesamtproduktion aller in Betrieb befindlichen und vom EVS profitierenden Anlagen für erneuerbare Energien. Sie werden im Schnitt mit 10,7 Rp/kWh gefördert, während dieser Wert bei der Windkraft 11,9 Rp/kWh und bei der Photovoltaik 25,8 Rp/kWh beträgt. Zu beachten ist, dass Anlagenbetreiber, die zum Referenzmarktpreis vergütet werden, zusätzlich den Referenzmarktpreis erhalten, während die direkt vermarkteten Anlagenbetreiber den ausgehandelten Preis für die vermarktete Energie erhalten.

Das Kleinwasserkraftwerk in Grenchen erhält erneut eine Auszeichnung: Nach dem Innovationspreis der Stadt Grenchen 2016 hat es nun auch noch den Solothurner Heimatschutzpreis «Tun und Wirken» gewonnen. Die Begründung: Meiers Engagement und die Weiternutzung eines historischen Kleinwasserkraftwerks sind ganz im Sinne des Heimatschutzes. Das Kleinwasserkraftwerk kann von der kostendeckenden Einspeisevergütung KEV profitieren.

Darüber hinaus gibt es noch 79 Wasserkraftprojekte, welche einen positiven Bescheid erhalten haben, aber noch nicht in Betrieb sind. Diese Anlagen entsprechen einer Gesamtkapazität von 112 MW bzw. 418 GWh.

Mehr dazu lesen Sie hier: www.energeiaplus.com/2021/09/30/energiewende-undheimatschutz-hand-in-hand

Die Quartalsberichte und die Anmeldestatistik finden Sie unter Cockpit EVS hier: www.pronovo.ch/de/services/berichte Pronovo Jahresbericht: www.pronovo.ch/news/pronovo-jahresbericht-2020 Pronovo auf LinkedIn: www.linkedin.com/company/pronovo-ag

Schliesslich erscheinen in diesem Bericht noch 234 Kleinwasserkraftwerke mit insgesamt 235 MW bzw. 778 GWh auf der Warteliste. Diese Projekte werden nach aktuellem Stand nicht mehr durch das EVS gefördert werden.

PRONOVO – HERKUNFTSNACHWEISE Im Jahresbericht 2020 bietet Pronovo einen Überblick über Herkunftsnachweise (HKN). Sie sollen Transparenz gegenüber den Endverbrauchern schaffen. Dazu wird in der Stromerzeugung für jede kWh ein HKN ausgestellt, der dann in der Stromkennzeichnung als Nachweis für die Art der Erzeugung und die Herkunft des bezogenen Stroms verwendet wird. Neben Zahlen zur Ausstellung und Annullierung von HKNs wird auch der Im- und Export von HKNs mit den europäischen Nachbarländern beleuchtet. Im Jahr 2020 sind 1456 Wasserkraftanlagen mit HKNs ausgestattet. Dies entspricht einer installierten Leistung von 16115 MW oder mehr als 70 % der Gesamtleistung der nachgewiesenen Anlagen. Ein HKN Cockpit für das 3. Quartal 2021 ist auf der Webseite von Pronovo verfügbar: www.bit.ly/3DE3ZtB

HES-SO: DUO-TURBO IN SAVIÈSE Dank einer innovativen Miniturbine, die im Wallis entwickelt wurde, gewinnt die Gemeinde Savièse nun die Energie eines Teils ihres Trinkwassers zurück. Die Miniturbine mit dem Namen Duo-Turbo wurde von einem Konsortium aus Walliser KMU, der HES-SO Wallis und der EPFL entwickelt. Das Projekt wurde von den KMU, der Stiftung «The Ark» und einem InnoSuisse-Projekt finanziert. Die Anlage, die seit Sommer 2019 in Betrieb ist, hat sich bewährt und kann in anderen Teilen der Schweiz Nachahmer finden. Im September 2021 wurde sie offiziell an die Gemeinde Savièse übergeben, die den Betrieb fortsetzen wird. Mehr über die Anlage in Savièse: www.bit.ly/3DGywHm Und über den Duo-Turbo, der an der Fachtagung Kleinwasserkraft 2021 von SSH vorgestellt wurde: www.swissmallhydro.ch/de/verband/fachtagung

DGE-VAUD: PILOTPROJEKT FÜR EINE DOPPELT GEREGELTE DIAGONALANLAGE Das oberhalb der Stadt Vevey gelegene Kraftwerk Gilamont ist ein Pilotprojekt, das von der Generaldirektion für Umwelt des Kantons Waadt im Rahmen des Programms «100 Millionen für erneuerbare Energien und Energieeffizienz» unterstützt wird. Die Anlage wird mit einer Francis- und einer Diagonal-Turbine ausgestattet sein. Die erwartete Stromproduktion wird etwa 2,1 GWh Strom pro Jahr betragen. Die Kombination dieser beiden Turbinentypen wird eine Optimierung der Produktion und die Nutzung fast der gesamten verfügbaren Wassermenge ermöglichen. Zweifach verstellbare Diagonalturbinen im Fallbereich der Francis sind in der Kleinwasserkraft bislang selten, weshalb das Projekt hier als Pilotprojekt angesehen wird. Mehr dazu auf FR hier: www.bit.ly/3DGuONV

FISHLAB: PROJEKT EINER NATIONALEN BEOBACHTUNGSSTELLE FÜR DIE FISCHWANDERUNG FishLab ist ein vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) und der Stiftung «The Ark» unterstütztes Projekt, welches vom Umweltforschungsbüro COREALIS mit Spezialisten für die automatisierte Analyse von medizinischen Bildern und Vordiagnosen mittels künstlicher Intelligenz (KI) des Instituts für Wirtschaftsinformatik der HES-SO Wallis in Siders umgesetzt wird. Die FishLab-Technologie ermöglicht die Analyse von wandernden Fischströmen in nahezu Echtzeit. Das FishLab-Videobeobachtungssystem ermöglicht es, die Anzahl der Fische pro Art bestimmen. Mit Hilfe von Machine Learning und Techniken aus der medizinischen Bildgebung sollen 80% der gesammelten Daten in Echtzeit automatisiert erfasst werden, um die Fischströme zu erfassen. Mehr dazu hier: www.fishlab.ch/fishlabch---de.html

MÜHLENTAG 2022 – BACKEN, BACKHÄUSER UND MÜHLELÄDEN – 28.05.2022 Die Vorarbeiten zum 22. Mühlentag 2022 haben begonnen. Im April werden interessierte Besucher*innen weitere Informationen erhalten. Reserviere dir schon heute das Datum: Samstag nach Auffahrt am 28. und 29. Mai 2022. Details werden hier veröffentlicht: www.muehlenfreunde.ch/de/schweizer-muehlentag/2022

HADES: VIER NEUE HYDROLOGISCHE EXKURSIONEN IN DER NORDWESTSCHWEIZ Das Exkursionsprogramm «Wege durch die Wasserwelt» von HADES (Hydrologischer Atlas der Schweiz) soll einen räumlichen Zugang zum Thema Wasser schaffen. Der neuste Exkursionsführer schlägt vier Routen in der Region Nordwestschweiz vor. Mehr dazu lesen Sie hier: www.bit.ly/3CNqgnT

Kurzmitteilungen / Brèves

Brèves en un coup d'oeil

SUISSEENERGIE – SMALL HYDRO MOBILITY : DE L’EAU DANS L’ÉCONOMIE DES MOTEURS – SONDAGE ! La mobilité électrique a le vent en poupe, et elle se doit d'être à base de renouvelables. Dans ce contexte en plein essor, SuisseEnergie et l'Office fédéral de l'énergie OFEN viennent de mandater les bureaux Skat et Mhylab et pour faire entrer la petite hydraulique dans le mouvement. L'idée ? Développer le duo : une petite centrale / une station de recharge. Identifier les sites de turbinage à proximité des « hot spots » urbains, noeuds routiers ou déserts à recharge, entrer dans le réseau existant et à venir des acteurs de la mobilité électrique, mettre en évidence les modèles économiques efficaces, s'insérer dans les conditions-cadres ... Objectif final : faire entrer l’hydro dans l'économie des moteurs verts. Etes-vous exploitant.e de petites centrales en Suisse ? Seriez-vous intéressé.e par le projet ? Faites-nous signe ! Contact : aline.choulot@mhylab.com (Romandie) martin.boelli@skat.ch (Deutschschweiz)

est de 10.7 ct/kWh, tandis que l’éolien est à 11.9 ct/kWh et le photovoltaïque, à 25.8 ct/kWh. A noter que les exploitants d’installations rémunérés au prix du marché de référence reçoivent en plus le prix du marché de référence, tandis que ceux en commercialisation directe reçoivent le prix négocié pour l’énergie commercialisée. De plus, il reste encore 79 projets hydroélectriques qui ont fait l'objet d'une décision positive, mais qui ne sont pas encore en service, pour une puissance totale de 112 MW ou 418 GWh. Enfin, ce rapport présente encore la liste d’attente, avec 234 PCH, soit au total 235 MW ou 778 GWh. Dans l'état actuel des choses, ces projets ne seront plus soutenus par le SRI. Cockpit SRI : www.pronovo.ch/fr/services/rapports-et-publications Rapport annuel 2020 : www.bit.ly/3qRUh3q Cockpit Pronovo : www.bit.ly/3HFmmkh Linkedin : www.linkedin.com/showcase/pronovo-ag-en-fracais

PRONOVO – GARANTIES D’ORIGINE PRONOVO – STATISTIQUES RPC/SRI Pronovo met à disposition de nombreux chiffres sur le système de rétribution à l’injection (SRI), comme, par exemple, les productions électriques mesurées tous les quarts d’heure pour chacune des technologies subventionnées, ou encore le cockpit du 3ème trimestre 2021, résumé ci-après. Au 01.09.2021, 656 petites centrales hydrauliques (PCH) au bénéfice du SRI sont en service, dont 201 en commercialisation directe. Ces 656 PCH représentent une puissance électrique installée totale de 515 MW et une production électrique de 1814 GWh/an. Avec près de 45 %, la petite hydraulique assure toujours la plus grande part de la production totale de toutes les installations renouvelables en service et au bénéfice du SRI. Son ratio rétribution / production électrique 43

Dans son rapport annuel 2020, Pronovo propose une synthèse sur les Garanties d’origine (GO). Elles ont pour but de créer de la transparence vis-à-vis des consommateurs finaux. Pour ce faire, dans la production d’électricité, une GO est émise pour chaque kWh, qui est ensuite utilisée dans le marquage de l’électricité en tant que justificatif du type de production et de l’origine du courant acheté. En plus des chiffres sur l'établissement et l'annulation des GO, il met aussi en lumière l'importation et l'exportation des GO avec les pays européens voisins. En 2020, les garanties d’origine concernent 1456 installations hydrauliques, ce qui correspond à une puissance installée de 16115 MW, ou plus de 70 % de la puissance totale des installations garanties. Un cockpit GO est également disponible pour le 3ème trimestre 2021 : www.bit.ly/3xalZts

OFEN : TRANSITION ÉNERGETIQUE ET PROTECTION DU TERRITOIRE MAIN DANS LA MAIN La petite centrale hydroélectrique de Granges reçoit une autre récompense : après avoir remporté le prix de l'innovation de la ville de Granges en 2016, elle a maintenant également remporté le prix de la protection du patrimoine de Soleure « Tun und Wirken ». La raison : L'engagement de Meier et l'utilisation continue d'une petite centrale hydroélectrique historique sont tout à fait dans l'esprit de la protection du patrimoine. La petite centrale hydroélectrique peut bénéficier du tarif de rachat à prix coûtant KEV. En savoir plus : www.bit.ly/3nxTjY4

HES-SO : DUO-TURBO À SAVIÈSE Grâce à une mini-turbine innovante développée en Valais, la commune de Savièse récupère désormais l’énergie d’une partie de son eau potable. Cette miniturbine, du nom de Duo Turbo, a été créée par un consortium de PME valaisannes, la HES-SO Valais / Wallis et l’EPFL. Le projet a été financé par les PME, la Fondation The Ark et un projet InnoSuisse. L’installation, en fonction depuis l’été 2019, a fait ses preuves et pourra faire des émules ailleurs en Suisse. En septembre 2021, elle a été transmise officiellement à la commune de Savièse, qui poursuivra son exploitation. En savoir plus sur l’installation de Savièse : www.bit.ly/3HByiDM Et sur la Duo-Turbo présentée lors de la journée technique 2021 de SSH : www.swissmallhydro.ch/fr/ueber-uns-2/fachtagung

DGE-VAUD : PROJET PILOTE POUR UNE DIAGONALE À DOUBLE RÉGLAGE Située sur les hauts de la Ville de Vevey, la centrale de Gilamont constitue un projet pilote soutenu par la Direction Générale de l’environnement (DGE) du canton de Vaud dans le cadre du programme « 100 millions pour les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique ». Le site sera équipé d’un groupe Francis et d’un groupe Diagonale. La production électrique escomptée sera d’environ 2.1 GWh d’électricité par an. La combinaison de ces deux types de turbine permettra l’optimisation de la production et l’exploitation de la quasitotalité du débit disponible. S’inscrivant dans la gamme de chutes des Francis, les turbines diagonales à double réglage sont, jusqu’à présent, rares en petite hydraulique, raison pour laquelle ici le projet est considéré comme pilote. Communiqué de la Ville de Vevey : www.bit.ly/3HFGR0j

FISHLAB : UN SYSTÈME VIDÉO INNOVANT POUR OBSERVER ET RECENSER LES POISSONS DE MANIÈRE NON-INVASIVE Fishlab est soutenu par l’Office fédéral de l’environnement (OFEV) et La Fondation The Ark. Le projet associe le bureau d’études en environnement COREALIS à des spécialistes d’analyses automatisées d’images médicales et des pré-diagnostics proposés par intelligence artificielle (IA) de l’Institut d’Informatique de gestion de la HES-SO Valais à Sierre. La technologie FishLab permettra d’analyser en temps quasi-réel les flux piscicoles migratoires. Le système vidéo d’observation FishLab permet de déterminer le nombre d’individus par espèce ainsi que sa biomasse. Le projet doit permettre à terme d’établir en temps quasi-réel un recensement des flux piscicoles de manière automatisée à l’aide du machine learning et de techniques issue de l’imagerie médicale, ceci pour 80 % des données récoltées. Pour en savoir plus : www.fishlab.ch/fishlabch.html

JOURNÉE DES MOULINS 2022 – 28 MAI 2022 Les travaux préparatoires pour la 22e Journée des Moulins 2022 ont commencé. En avril, les visiteurs intéressés recevront de plus amples informations. Réserve d'ores et déjà la date : les 28 et 29 mai 2022. Les détails seront publiés ici : www.muehlenfreunde.ch/fr/journ-e-des-moulins

HADES – GUIDES D’EXCURSIONS Les guides d’excursion « En route à travers le monde aquatique » de l’Atlas hydrologique de la Suisse (HADES) visent à promouvoir la connaissance de l’eau et à attirer l’attention du public sur l’utilisation, les changements et les dangers des eaux suisses. Le nouveau guide d'excursion propose quatre itinéraires dans le nord-ouest de la Suisse. L'un d'entre eux mène du « Klingnauer Stausee », le long du Haut-Rhin, à Bad Zurzach. Pour en savoir plus : www.hydrologischeratlas.ch/produkte/exkursionen/ nordwest www.atlashydrologique.ch/produits/excursions

Erneuerbare Energie / Energies renouvelables

Les marchés des crédits carbone Une contribution à la neutralité carbone

Avec la tenue de la COP 26 et la flambée des prix de l’énergie, la question du climat est le sujet phare du moment. L’occasion de revenir sur les émissions de gaz à effet de serre (GES), et en particulier sur les marchés qu’elles ont créés. Emissions négatives, émissions évitées, puits de carbone, compensation, neutralité carbone, crédits, quotas, Emissions Unit Allowances, marché obligatoire, marché volontaire, …, quand l’environnement passe dans le filtre de la finance, le lixiviat est-il toujours vert ? Pour répondre à cette question, une première tentative d’éclairage sur ce « marché de la décennie », comme le qualifie l’ancien Trader, Paul Sébastien, de Climate Neutral Commodity (CNC), rencontré par Swiss Small Hydro en novembre 2021. 1.5 DEGRÉ ET 26ÈME COP Du 31 octobre au 12 novembre 2021, s’est tenue, à Glasgow (Royaume-Uni), la 26ème conférence de l’ONU sur les changements climatiques. La Suisse y a pris part, représentée par le président de la Confédération Guy Parmelin et les conseillers fédéraux Ueli Maurer et Simonetta Sommaruga. Le but de la conférence était d’adopter des mesures efficaces pour mettre en œuvre les accords de Paris, qui visait la réduction des émissions de gaz à effet de serre et un réchauffement de la planète limité à 1.5 degré par rapport à l'ère préindustrielle. Un objectif correspondant à une neutralité carbone d’ici 2050, comme articulé en 2018 par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), mandaté par la Convention des Nations Unies sur le réchauffement climatique. Et pour ce faire, différents outils ont été mis en place. Parmi eux : les marchés carbone. LES MAINS INVISIBLES ET VERTES DES MARCHÉS Système d’échange de quotas d’émissions, système de permis d’émissions négociables, Emissions Trading Schemes (ETS), marché des crédits carbone, bourse du carbone …, et d’autres noms encore circulent pour se référer au marché carbone. Ou plutôt aux marchés carbone, au pluriel, avec, pour entrer dans le vif du sujet et sa complexité, une répartition en deux familles, qui, paradoxalement, n'ont rien en commun :

• les marchés obligatoires avec des droits à polluer et des crédits émis par le régulateur de chaque marché Si l’Union européenne (UE) a le sien depuis 2005, l’ETS, c’est également le cas d’une quarantaine de pays hors UE, chacun avec ses propres critères. Même la Chine s’y est mise, avec un objectif de neutralité carbone à 2060. • les marchés volontaires de compensation, de gré à gré Ici, l'offre de crédits dépend du développement de projets et le prix est fonction de l'offre et de la demande, du coût de développement des projets eux-mêmes, et de la réputation des certifications. De nombreuses notions commerciales donc et un défi dans le présent article que de tenter de les fluidifier, avec, ici, un penchant pour les marchés volontaires. Mais, si on revient au début de l’enjeu, les marchés carbone ont été mis en place pour mesurer, contrôler et réduire les émissions de GES. La philosophie utilisée pour atteindre les objectifs climatiques est donc celle de la finance. La finance pour encourager à la fois la réduction des émissions, mais également la séquestration de carbone, sans oublier une notion un peu subtile : l’émission évitée. D’aucuns y verront également un marché du « droit à polluer », même si d’autres comptent sur la main invisible du marché d’Adam Smith pour résorber les émissions de gaz à effet de serre. FOCUS N°1 : RÉDUIRE LES GAZ À EFFET DE SERRE DANS L’ATMOSPHÈRE A la source de la problématique : les gaz à effet de serre, ceux déjà émis et ceux à venir. Parmi eux, le CO2, mais aussi le méthane, CH4, le protoxyde d’azote, N2O, l’ozone troposphérique, O3, et les halo-carbures, dont les CFC (et la vapeur d’eau). Pour comptabiliser la spécificité de chacun de ces gaz en termes d’effet de serre et de changement climatique, un équivalent a été créé : la tonne de CO2, également appelée crédit carbone (ou quotas d’émission ou quota carbone). Cette unité est devenue une marchandise échangée sur les marchés carbone, pour permettre les transactions en lien avec le changement climatique.

Modules d’extraction de CO2 développés par la société zurichoise Climeworks Climeworks

La définition de ces équivalences est un progrès en soi : celui d’avoir créé des indicateurs pour mieux analyser et comparer l’évolution des sources de pollution. Car il s’agit de garder en ligne de mire l’objectif des Accords de Paris : la neutralité carbone. Et pour ce faire, notamment, le développement de deux types de projets : • les séquestrations de GES présents dans l’atmos phère • les projets dits bas carbone qui réduisent ou « évitent » les émissions de GES. Les séquestreurs – pour des émissions négatives La séquestration du dioxyde de carbone de l’air se fait naturellement dans les forêts, les sols, les océans, les marais à mangroves, les marais salants, les herbiers marins, ... On parle alors de puits de carbone, qu’on cherchera à préserver ou à développer. En parallèle à ce processus naturel, de plus en plus technologies de séquestration industrielle se perfectionnent et sont commercialisées. Comme celle du stockage dans les sols, dans laquelle s’est lancée la société Climeworks AG, basée à Zurich. Le principe est résumé dans une vidéo de moins d’une minute disponible sur leur site Web (www.climeworks.com/co2-removal). En bref, il s’agit de capturer le CO2 de l’air pour le stocker dans la roche (processus de minéralisation), en utilisant de l’énergie verte. Citons également la capture par des filtres à solvant installés directement sur les cheminées des usines polluantes.

Les éviteurs – pour des émissions évitées L’autre moyen d’atteindre la neutralité carbone est de réduire ou d’éviter les émissions de GES. Ce principe implique de comparer une situation de référence à une situation future pour démontrer que les émissions de GES sont moindres. On distingue deux gradients : 1. L’utilisation plus efficiente de l’énergie 2. Le recours à une énergie renouvelable Les projets à base d’une énergie renouvelable entrent sur les marchés carbone lorsqu’ils respectent, notamment, le critère d’additionnalité : sans la vente des crédits carbone, le projet n’aurait pas été réalisé, ou il aurait été réalisé en générant des GES. L’ESTAMPILLAGE D’APTITUDE AUX CRÉDITS La grille de notation N’émet pas des crédits carbone qui veut. Le projet de séquestration ou de compensation doit être reconnu comme tel, en répondant à un certain nombre de critères, tels les 4 principaux suivants : 1. L’additionnalité : comme déjà évoqué, sans le projet, le scénario dit « de référence » aurait donné lieu à des émissions de GES ou n’aurait pas permis la sé questration de carbone. 2. Mesurabilité : la quantité de CO2 évitée ou séques trée peut être mesurée sur la base d’une méthodo logie reconnue. 3. Vérifiabilité : l’évitement ou la séquestration effectifs des tonnes de CO2 vendues comme crédits carbone peuvent être vérifiés et comptabilisés tous les ans pour s’assurer notamment de l’unicité des crédits carbone. 46

4. Permanence : l’évitement ou la séquestration de carbone doivent avoir lieu sur une certaine durée (en général 7 ans au minimum). Ces critères, et d’autres encore, sont vérifiés par des organismes de certification, comme, suivant les marchés visés, Gold Standard ou Verra, deux labellisateurs internationaux, parmi les plus exigeants. Dans la pratique, l’obtention des certificats liés au crédit carbone demande une certaine envergure financière et technique. Il est donc clair qu’un petit exploitant n’aura pas accès seul et directement au marché carbone pour y vendre ses crédits carbone, tout autant vertueux que puisse être son projet. Mais il pourra se tourner vers une des nombreuses sociétés plus ou moins locales dédiées aux démarches de certification neutralité carbone (cf. sources en fin d’articles). D’ailleurs, le développement des marchés carbone a entraîné avec lui celui de tout un panel de sociétés de facilitateurs, d’auditeurs et autres experts, étant donné la nécessité de constituer des dossiers, mais également de régulièrement mesurer et monitorer les émissions séquestrées ou évitées. PHOTO À NOVEMBRE 2021 DE LA CERTIFICATION GOLD STANDARD Pour la Suisse : 1 projet de biogaz Un premier survol des registres de certification disponibles en ligne de Gold Standard et Verra, et on s’aperçoit rapidement que les projets verts se trouvent surtout dans les pays non occidentaux, dans les pays en développement, ce qui était effectivement l’objectif de l’ONU. Ainsi, en novembre 2021, Verra ne compte aucun projet en Suisse. Chez Gold Standard, un seul projet : Biogas PoA Switzerland. Mené par Oekostrom Schweiz comme maître d’œuvre, et South Pole Carbon Asset Management Ltd, un développeur suisse de projets carbone de premier plan au niveau mondial, ce projet regroupe 27 centrales à biogaz. Situées sur plusieurs cantons, ces 47

Un des 27 sites de biogaz certifié Gold Standard : Cotting, Arconciel (FR), 445 kW – selon le monitoring de 2019 Cotting SA

installations utilisent du fumier et des co-substrats pour produire de la chaleur et de l'électricité. Pourquoi uniquement le biogaz ? Car la compensation carbone est directe : si le biogaz n’était pas capté pour la production d’électricité, il serait bel et bien rejeté dans l’atmosphère. De plus, il évite l’utilisation d’énergie thermique pour le chauffage. Et il s’avère plus difficile en Suisse de démontrer que l’éolienne, le panneau photovoltaïque ou/et la petite centrale hydraulique remplacent une nouvelle centrale au gaz (encore que …). Les 27 sites de 30 à 755 kW totalisent une puissance installée de 7450 kW. En 2019, la production électrique totale effective était de 37 GWh, tandis que la réduction des émissions est calculée à 7770 tonnes d’équivalent CO2, en prenant en compte notamment 279000 litres de fioul non utilisés. Autre critère considéré : le nombre d’emplois correspondant, soit 23 en 2019. Autre détail important : la période d’émissions de ces crédits sur le marché, qui s’étend de 2017 à 2024. QUID DE L’HYDROÉLECTRICITÉ EN NOVEMBRE 2021 CHEZ GOLD STANDARD? Projet péruvien sur le marché carbone en 2023 La liste « small low-impact hydro » (petite hydro à impact faible) de Gold Standard consultée en novembre 2021 totalise 161 projets, avec des puissances de quelques MW à une trentaine, la plupart se trouvant en Chine, en Turquie, au Viêt-Nam, au Pérou. Aucune installation en Europe, ni en Afrique. Les rapports de certification sont également consultables. Parmi ces 161 projets, celui, par exemple (qui arrive en tête de liste) de Miraflores, situé au Pérou, de 11 MW, équipé de deux turbines Kaplan sous 13.7 m de chute. Avec une production électrique de 69630 MWh/an

injectée sur le réseau national, il permet de réduire l’électricité d’origine thermique. Le projet met également en avant la création d’emplois locaux lors de la construction de la centrale et pour son exploitation, et la participation à la croissance économique de la région. Afin que le projet puisse obtenir la certification de Gold Standard et entrer sur le marché carbone, il est contrôlé que : • le site ne se trouve pas dans une zone à haute valeur écologique, • l’utilisation de l’eau (débit maximal de 90 m3/s) de la rivière Mantaro n’entre pas en compétition avec d’autres besoins • l’impact du projet sur les eaux souterraines est négligeable De plus, le débit résiduel de 4.46 m3/s, enregistré quotidiennement, respecte bien les réglementations nationales en vigueur. Le rapport de labellisation d’une soixantaine de pages qui présente le projet et dont sont issues les informations reprises ici, formule également des recommandations. Concernant la migration des poissons, la faune qui pourrait être affectée par le projet devra faire l’objet d’une étude, même s’il est mentionné qu’aucun poisson migrateur n’a été identifié. Et concernant les sédiments, un plan de gestion devra être défini. Enfin, il inclut évidemment le calcul des émissions de CO2 évitées. Au total : 27002 tonnes par année, résultat d’une démonstration d’une dizaine de pages d’équations. Datant de 2017, ce document conclut à l’éligibilité du projet à la certification, pour une période de validité de 2023 à 2028.

La centrale de Miraflores 11 MW, certifiée par Gold Standard, coupe longitudinale (https://registry.goldstandard.org/projects/details/2680) Gold Standard

DES ACTEURS SUISSES POUR UNE CENTRALE HYDRAULIQUE INDONÉSIENNE CERTIFIÉE GOLD STANDARD DEPUIS 2007 Sur l'île de Sumatra en Indonésie, la petite centrale hydraulique « Salido Kecil » (780 kW, 6.2 GWh/an en moyenne) a été certifiée Gold Standard il y a 15 ans. Le projet a été mis en œuvre par PT Entec Indonesia (une filiale de la société suisse Entec AG de l'époque), et a également reçu un soutien financier supplémentaire de la Suisse. Les certificats d'émission sont commercialisés par le biais de la société suisse « myclimate ». La période de validité des crédits carbone, se basant sur un invariant de 0.679 tCO2eq/MWh, soit en moyenne 4200 tonnes de CO2 évitées par année, s’étend de 2007 à 2022. La centrale de plus de 100 ans aujourd’hui, avait été entièrement rénovée à l'époque. Elle a survécu à plusieurs tremblements de terre (se reporter aux sources pour en savoir plus).

En résumé, la certification ressemble beaucoup à une étude d’impact sur l’environnement mise sous une autre forme, avec un approfondissement assez conséquent du calcul des émissions de gaz à effet de serre évitées. Donc à la base des marchés carbone, de véritables projets, solides, surtout pour ceux issus des certifications reconnues. Et face à eux : la finance et les prix du crédit carbone.

Erneuerbare Energie / Energies renouvelables

LES PRIX DU CRÉDIT CARBONE Marchés obligatoires / marchés volontaires La substantifique moelle des marchés carbone est évidemment le prix du crédit carbone, qui peut être défini en euros ou en dollars par tonne de dioxyde de carbone, CO2, suivant sur quel marché on se trouve. Car le fait que les émissions de GES n’aient pas de frontière permet l’établissement de marchés internationaux. Comme déjà évoqué, deux familles de marché coexistent : l’obligatoire et le volontaire. Pour l’Europe, l’ETS est obligatoire et couvre actuellement les producteurs d'électricité et les industries gourmandes en énergie (ciment, acier, aluminium, engrais, ...), soit 40 à 45 % des émissions du continent, suivant les sources. Environ 12000 sites industriels situés en Europe ont ainsi l’obligation de mesurer et reporter annuellement leurs émissions de GES et de rendre autant de certificats carbone (EUA, Emissions Unit Allowances, équivalant à des droits à émettre des émissions) que d’émissions émises. Pour les marchés volontaires, ils réunissent, en gré à gré, ou sur une bourse d’échanges : • Des vendeurs de crédits-carbone, dont les projets ont été au préalable certifiés, • Des acheteurs : investisseurs privés, organisations et entreprises qui souhaitent contribuer à la neutra lité carbone. L’achat peut se faire directement auprès des porteurs de projets ou par l’intermédiaire d’entreprises spécialisées possédant un portfolio de crédits carbone, mais n’ayant aucun rôle dans la mise en œuvre des projets.

En bref, sur les marchés volontaires, un crédit carbone s’apparente à un crédit de « compensation carbone » (une nomination assez critiquée), alors que sur les marchés obligatoires, il s’agit plutôt d’un « droit à polluer ». Variétés des prix et boum des marchés A chaque crédit carbone, son prix. Par exemple, le marché obligatoire (ETS) a vu le prix du carbone s’envoler et être multiplié par 10 en 3 ans (de €5 à près de €60 par tonne de CO2). Cette hausse des prix est la conséquence d’une politique institutionnelle du régulateur. Elle vise à restreindre le nombre d’EUA mises sur les marchés lors d’enchères émises par les pays participants et par l’Union Européenne, elle-même. Etant pour sa part, ni organisé, ni standardisé, le marché volontaire se caractérise par une très forte disparité des prix : de $ 0.5 à plusieurs centaines de dollars par tonne de CO2 (jusqu’à $950). Ci-après un premier florilège. En 2019, le prix moyen du crédit carbone pour un projet d’énergie renouvelable est de $1.4, contre $ 3.9 pour un projet d’efficacité énergétique (Source : présentation CNC, Smart Energy 2021). Pour 2020, l’Ecosystem Market Place annonce un prix moyen global (avec également d’autres types de projet) de $ 2.51 la tonne de CO2. Car, outre une vaste variété de types de projets (de séquestration, de réduction, d’évitement), de coûts de développement, de qualités de certification, derrière la tonne d’émission de CO2 , se cachent également des Le prix de la tonne de carbone sur le marché obligatoire Présentation de CNC, SmartEnergy 2021 – Data ICE EUA Dec21

La centrale de Salido Kecil, sa conduite forcée et son capteur de sédiments Gabe an Swiss Small Hydro

Im Zusammenhang mit der COP26 in Glasgow erläutert der Artikel verschiedene Massnahmen zur Reduktion der Treibhausgasemissionen und geht dabei auch auf den Markt für Emissionszertifikate ein. Der Ertrag aus diesem Emissionshandel reicht zwar bei weitem nicht, um bspw. ein neues Kleinwasserkraftwerk finanzieren, er kann aber einen beträchtlichen Teil der erforderlichen Investition decken. Projekte, welche mit dem «Gold Standard» zertifiziert wurden, sind zudem auch betreffend ihrer Nachhaltigkeit sorgfältig geprüft. Auf der Insel Sumatra in Indonesien wurde bereits vor 15 Jahren das Kleinwasserkraftwerk «Salido Kecil» (780 kW) mit dem Gold Standard zertifiziert. Das Projekt wurde durch die indonesische pt. Entec (eine Tochterfirma der damaligen Schweizer Entec AG) geplant und gebaut, und erhielt auch weitere finanzielle Unterstützung aus der Schweiz. Die Emissionszertifikate wurden über die Schweizer «myclimate» vermarktet. Das über 100-jährige Wasserkraftwerk wurde damals totalsaniert und hat in der Zwischenzeit, auch dank lokaler Wartung und Betriebsführung, mehrere, teils schwere, Erdbeben überstanden.

notions de marketing et des contextes économiques propres à chaque région, à chaque pays concerné. Par exemple, il est moins coûteux de compenser 1 tonne de CO2 par un projet renouvelable dans un pays émergent que de séquestrer 1 tonne de CO2 par un projet de reforestation en Europe. Aujourd’hui, les marchés carbone volontaires s’avèrent être en plein boum. Selon le co-directeur de CNC, Paul Sébastien, dans son intervention lors de la journée Smart Energy 2021 organisée par Cleantech Alps et the Ark, « le marché carbone volontaire constitue le marché de la décennie et nous pouvons estimer le volume de ce marché être multiplié par 15 d’ici 2025 ; et les prévisions les plus ambitieuses prévoient même qu’il pourrait aller jusqu’à dépasser le marché du pétrole en volume d’ici la prochaine décennie ». ALORS, CE LIXIVIAT, TOUJOURS VERT ? On peut avoir des doutes sur l’efficacité verte des marchés carbone, en particulier pour ce qui concerne les crédits d’émissions compensées (marché volontaire). Quelle est la transparence du système ? Sa solidité scientifique ? Quelle est l’étendue du système à considérer par rapport au cycle de vie d’un site ? Les principes comptables à la base du système sont discu50

Erneuerbare Energie / Energies renouvelables

tables : quelle équivalence entre l’effort de réduction des émissions et l’achat de crédit ? Et la complexité du système ne met-elle pas le cache sur le focus de neutralité carbone ?

de la finance, l’outil crédit carbone reste vert, plus ou moins clair, plus ou moins foncé, suivant les perspectives.

Alors arrêter tout ? Non, l’outil est là, il s’agit bien de le questionner encore et de l’améliorer encore. Pour Paul Sébastien, contacté par Swiss Small Hydro en novembre 2021, « il faut harmoniser le marché, il y a besoin de gouvernance, d’une feuille de route : l’article 6 des Accords de Paris (COP21) appelait à la mise en place d’une gouvernance robuste et indépendante des marchés volontaires afin d’apporter transparence, et standardisation des méthodologies sur lesquelles reposent les émissions de crédits carbone. » Passer par le filtre

Aline Choulot pour Swiss Small Hydro Novembre 2021 Et remerciements pour sa collaboration à Paul Sébastien, co-fondateur de Climate Neutral Commodity, ancien trader de gaz, d’électricité et d'émissions carbone et expert en transition énergétique auprès d'agences nationales et d'institutions (ONU).

SOURCES : Communiqué du 25.10.2021 du Département fédéral de l’économie, de la formation et de la recherche : www.bit.ly/3xnVGzZ DETEC, Conférence de Glasgow sur les changements climatiques : www.bit.ly/30Q4Etw Ministère de la transition écologique, France, 03.08.2021 : www.ecologie.gouv.fr/marches-du-carbone Journée SmartEnergy 2021 organisée par CleanTechAlps et theArk : www.eventsmartenergy.ch/conference-room avec notamment les intervenants suivants : - Climeworks, Société zurichoise pour la séquestration de CO2 : www.climeworks.com - Centre de compétence en durabilité, Université de Lausanne, - Climate Neutrale Commodity Trade Direct, 19.10.2021 : Le marché carbone européen à l'épreuve de la crise de l'énergie www.bit.ly/3CDdgks Exemples de sociétés de services aux entreprises pour les questions de neutralité carbone : - en Suisse : www.climateneutralcommodity.com - en France : www.bit.ly/3l7oTdF - au Canada : www.planetair.ca/les-credits-carbone

www.bit.ly/30QmEE0 http://data.ecosystemmarketplace.com Emission de radio sur les marchés de compensation, France Culture, 29.09.2021 : www.bit.ly/3cDcYzl Verra : liste des projets : www.bit.ly/2ZkrCsi Gold Standard : - projet biogaz : www.bit.ly/2ZmH87b - liste des projets d’hydroélectricité : www.bit.ly/3nKPFKg - Centrale hydraulique de Miraflores (Pérou) : www.bit.ly/3cVrKSx - Centrale hydraulique de Salido Kecil (Indonésie) : www.bit.ly/3DNGVZM MHP Salido Kecil in Gold Standard Liste : https://registry.goldstandard.org/projects/ details/716 Plus d’informations sur la centrale hydraulique Salido Kecil : www.bit.ly/3FF0Mea

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Veranstaltungen / Agenda

24. Internationales Anwenderforum Kleinwasserkraftwerke Theorie und Praxis in Brixen, Südtirol

Am 7. und 8. Oktober 2021 war es endlich wieder Zeit, von Angesicht zu Angesicht über die aktuellsten Entwicklungen in der Kleinwasserkraft zu diskutieren und den Gemeinschaftsgeist der Branche zu stärken. Und das im schönen, herbstlichen Südtirol! Neben spannenden Vorträgen, u.a. zu Netzanschluss, Fischschutz, Planung und Optimierung, standen Erfahrungsaustausch, Geschäftsanbahnung und letztlich auch die Entwicklung von Ideen und Strategien, wie sich die Kleinwasserkraft in Wirtschaft und Gesellschaft am besten durchsetzen kann, im Fokus.

Nach Beratungsgesprächen und dem Bier-Umtrunk im Forum Brixen ging es am ersten Konferenzabend weiter in den «Grünen Baum» zum inzwischen traditionellen gemeinsamen Abendessen in entspannender Atmosphäre. Am Freitag wurde Fritz Eberlein von der AUF Eberlein & Co. GmbH in Adelshofen, Deutschland, mit seiner Präsentation zum «Umbau einer Kleinwasserkraftanlage (450 kW): Wasserkraftanlage Braunsbach am Kocher» zum besten Vortrag des Anwenderforums gekürt. Nach dem Mittagessen haben die Teilnehmer*innen die Konferenz dann bei den parallelen Exkursionen zum Wasserkraftwerk St. Anton sowie bei der Produktionsbesichtigung bei der Troyer AG ausklingen lassen.

Vorstellung der Exkursion ins Wasserkraftwerk St. Anton durch Norbert Troyer (Troyer AG) Conexio-PSE GmbH/Troyer AG

Veranstaltungen / Agenda

Veranstaltungen im Überblick

AGENDA 2022 JANUAR

APRIL

Revitalisierung von Hand: einfach, günstig und mit grosser Wirkung Ort Webinar Datum 20. Januar Zeit 13:30 -14:30

HYDRO 2022 – Hydropower & Dams Ort Palais de la musique et des Congrès, Strasbourg (FRANKREICH) Datum 25.-27. April

www.bit.ly/3oLPzBJ FEBRUAR Revitalisation de l’Aire (GE) (auf französisch) Ort Webinar Datum 08. Februar Zeit 13:30 -14:30 www.bit.ly/3oLPzBJ MÄRZ RENEXPO INTERHYDRO Ort Messezentrum, Salzburg (ÖSTERREICH) Datum 03.- 04. März www.bit.ly/3l0Zbax Vortragsreihe Rheinverband: Wasserkraftstrategie des Kantons Graubünden Ort Repower AG, Landquart (GR) Datum 23. März Zeit 17:00 -18:00 www.bit.ly/3cu303s

www.bit.ly/3nyyThC Vortragsreihe Rheinverband – Exkursion: Wasserbauliche Modellversuche für das Hochwasserschutzprojekt Rhesi Ort Dornbirn (ÖSTERREICH) Datum 27. April Zeit 16:00 -18:00 www.bit.ly/3cu303s MAI KOHS-Wasserbautagung 2022 – Dritte Rhonekorrektion (R3) Ort Visp (VS) Datum 12.-13. Mai www.bit.ly/3FAyqBK Schweizer Mühlentag 2022 Ort Mühlen im ganzen Land Datum 28.-29. Mai www.bit.ly/3cCuTpO

L’agenda de « Petite Hydro »

AGENDA 2022 JANVIER

AVRIL

La revitalisation à la main : simple, peu coûteuse et d'un grand effet Lieu Webinaire Date 20 janvier Heure 13:30 -14:30

HYDRO 2022 – Hydropower & Dams Lieu Palais de la musique et des Congrès, Strasbourg (FRANCE) Date 25 -27 avril

www.bit.ly/3HCadg6 FÉVRIER Revitalisation de l'Aire (GE) Lieu Webinaire Date 8 février Heure 13:30 -14:30

www.bit.ly/3nyyThC MAI Journée suisse des Moulins 2022 Lieu Moulins dans tout le pays Date 28 mai www.bit.ly/30GrZxK

www.bit.ly/3HCadg6 MARS Tecday 2022 Sismondi Lieu Collège Sismondi, Genève (GE) Date 17 mars www.bit.ly/3cyLcEi

Impressum

Impressum Kleinwasserkraft / Petite Hydro Zeitschrift für die Kleinwasserkraft Périodique pour la petite hydraulique OFFIZIELLES ORGAN VON / ORGANE OFFICIEL DE SWISS SMALL HYDRO Erscheinen / Parution : 3 x jährlich / par an Auflage / Tirage : 1200 Stück / exemplaires 39. Jahrgang / 39ème année Bezug: Abonnement in Mitgliedschaft inbegriffen Abonnement ohne Mitgliedschaft CHF 80.– Zusatzabonnement CHF 50.– Zuschlag Auslandsversand CHF 20.– Bezugsadresse siehe Inserateverwaltung ISSN: ISSN 2624-5825 (Print) ISSN: 2624-750X (Internet) Titelbild / Image de couverture Stroboskop-Beobachtung einer Diagonal-Modellturbine auf dem Prüfstand von Mhylab Observation au stroboscope d’un modèle réduit de turbine Diagonale sur le stand d’essais de Mhylab [© Mhylab] Redaktionsteam / Équipe éditoriale Jürg Breitenstein, Aline Choulot, Hedi Feibel, Viviane Kessler, Martin Bölli Redaktionsschluss: 21.01.2022 Inserateverwaltung / Gestion publicitaire Jürg Breitenstein Häusermattstrasse 1 4495 Zeglingen BL Tel. 061 981 21 50 juerg.breitenstein@swissmallhydro.ch Inseratepreise / Prix des annonces Heftseite Format A4, kein Mehrpreis für Farbdruck 20 % Rabatt für Mitglieder der Kat. A und B  Äussere Umschlagseite CHF 1580.–  Innere Umschlagseite CHF 1180.–  Erste bzw. letzte Heftinnenseite CHF 1080.–  1 Seite innen CHF 980.–  1/2 Seite innen CHF 580.–  1/3 Seite innen CHF 420.–  1/4 Seite innen CHF 380.– Inserate-Annahmeschluss: 11.03.2022

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Kleinwasserkraft - Petite Hydro N°103

Articles inside

24. Internationales Anwenderforum Kleinwasserkraftwerke

Les marchés des crédits carbone

Kurzmitteilungen im Überblick

Brèves en un coup d'oeil

Schattenhalb: Grüne Energie mit grünen Gussrohren

Jahrestagung der Kleinwasserkraft im Val de Bagnes (VS

L’érosion par cavitation

Adaptation des conditions-cadres

Journée technique de Swiss Small Hydro, Bagnes (VS

Änderungen der Rahmenbedingungen

Journée Petite Hydraulique au Val de Bagnes

Wissen, was wo läuft

Erosion durch Kavitation

Réalisation de la petite centrale de Hüscherabach