Comment transformer une friche minière en centrale hydroélectrique?

Les images aériennes du film Home de Yann Arthus-Bertrand, sorti en 2009, ont témoigné de l’ampleur de la modification du paysage terrien par l’activité humaine. On peut aussi constater ces impacts en regardant la cartographie des galeries souterraines et des puits que nos mains ont commencé à creuser durant la préhistoire. Les sites industriels souterrains abandonnés présentent des dangers environnementaux importants. En plus de la pollution causée par les déchets contaminés, les mines peuvent entraîner des risques géologiques importants comme l’effondrement, le glissement de terrain et l’érosion. Le projet présenté dans cet article propose une réutilisation profitable et inédite des mines abandonnées.

Exploitation des mines inondées

Au lieu de restaurer les mines en vue seulement de les sécuriser, James A. Besha et Steve Burke de l’Albany Engineering Corporation proposent de les exploiter pour produire de l’énergie hydraulique. En raison des 557 650 friches minières réparties dans 32 États, ces deux ingénieurs ont l’embarras du choix pour construire des stations de stockage et de production d‘énergie renouvelable aux États-Unis. Besha et Burke s’intéressent particulièrement aux mines qui ont été abandonnées à cause d’inondations survenues lors des travaux d’excavation près des nappes phréatiques.

Ils vont lancer leur premier projet dans la mine de fer de Mineville, à New York. Le projet doit encore faire l’objet d’approbations fédérales à la suite desquelles il deviendrait l’un des premiers projets de ce genre. La période de construction est estimée à trois ans.

L’équipe va créer une station de pompage pour faire circuler les millions de gallons d’eau qui ont inondé les galeries de la mine au fil des ans pour alimenter un réseau de 100 turbines hydroélectriques installées à 800 mètres sous terre.

Besha, directeur de l’Albany Engineering Corp, considère le stockage d’énergie comme la partie la plus importante de l’infrastructure énergétique. En effet, cette énergie stockée pourrait compléter d’autres énergies renouvelables, comme l’énergie solaire et l’énergie éolienne, en assurant un flux d’énergie ininterrompue.

La station fonctionnera grâce à un système de pompage-turbinage utilisant la même source d’eau en permanence. La mine sera exploitée en tant que construction pour produire de l’électricité comme dans une centrale hydroélectrique. L’énergie potentielle de l’eau est soit utilisée (turbinage), soit stockée (pompage).

La structure de l’ouvrage

Évidemment les ingénieurs vont profiter du potentiel de la construction verticale de la mine afin de créer un mouvement de l’eau capable de générer l’énergie. Pour ce faire, ils ont prévu deux bassins d’accumulation qui assurent le stockage et le déstockage de l’eau. Sachant que les galeries sont inondées, comment faut-il procéder?

Il s’agit de drainer environ la moitié de l’eau des galeries et pomper le reste dans une chambre supérieure. L’eau sera ensuite libérée dans une chambre basse pour alimenter des turbines et produire l’électricité. Les turbines sont ensuite inversées pour pomper l’eau de nouveau dans la chambre supérieure et répéter le processus.

La station est conceptuellement une version souterraine de grands projets hydroélectriques extérieurs qui s’appuient sur le même principe. La centrale hydraulique de Blenheim-Gilboa de New York et celle de l’Eagle Mountain dans le sud de la Californie, par exemple, utilisent des lacs situés au sommet d’une colline comme réservoirs supérieurs. Besha souligne que les grands projets de stockage par pompage, qui ont été utilisés pendant des décennies pour compenser l’irrégularité de la production d’énergie par les combustibles fossiles et les centrales nucléaires, représentent aujourd’hui 97 % du stockage énergétique des États-Unis. La vidéo suivante présente la même problématique pour le cas de l’énergie éolienne.

Actuellement, le Ministère américain de l’Énergie appelle à une augmentation importante de la capacité de stockage par pompage d’ici 2050 pour répondre aux besoins des sources d’énergies renouvelables qui croissent tellement que l’Administration de l’information sur l’énergie (Energy Information Administration) prédit qu’elles vont dépasser l’énergie nucléaire d’ici 2021 et le charbon d’ici 2030. En plus de Mineville, des projets ont été proposés pour une mine abandonnée et une carrière à Elmhurst, dans l’Illinois, et des cavernes souterraines à Wiscasset, dans le Maine.