En Suisse, la fermeture de la centrale nucléaire de Mühleberg en 2019 entraînera un refroidissement de 0,3 degré de l’Aar et du lac de Bienne qui pourrait se répercuter jusqu’au sud de l’Allemagne, l’Aar se jetant dans le Rhin. Les entreprises proches de la centrale qui se servent des eaux de l’Aar et du Rhin pour refroidir leurs machines pourraient en bénéficier. Une étude de chercheurs parue dans la revue Water Resources Research identifie pour la première fois les conséquences de la fermeture d’une centrale nucléaire suisse sur la physique des rivières et du lac qui l’entourent.
C’est un principe incontournable de physique, le principe numéro 2 de Carnot: pour produire de l’énergie, une source froide est nécessaire. C’est le cas de toutes les centrales fonctionnant grâce à l’action de la vapeur, comme les centrales nuclaires.
«Une centrale nucléaire a un fort impact sur son environnement», rappelle Love RåmanVinnå, premier auteur de l’étude et doctorant au Laboratoire de physique des systèmes aquatiques (APHYS) de l’EPFL .«Environ 70% de la chaleur produite par la centrale de Mühleberg est rejetée dans l’Aar. Les quelque 30% de chaleur restante sont transformés en électricité. En 2019, cet apport s’arrêtera. Mesurer et anticiper cette différence en termes de température et de stratification paraît donc essentiel. Une variation locale rapide de température est un facteur de stress pour les poissons et qu’elle peut changer la composition du plancton»
Love RåmanVinnå, souligne l’importance de mesures locales préalables pour savoir à quoi s’attendre lors de la fermeture d’une centrale. L’étude se base ainsi sur un travail de terrain sur le lac de Bienne, effectué à l’aide de capteurs fixés sur des cordes plongées jusqu’aux tréfonds du lac. Le travail a permis de mesurer sur trois sites plusieurs données physiques en continu dont la température des eaux à différentes profondeurs et la vitesse des courants. Le chercheur a utilisé les données de Météo Suisse sur la région et intégré les informations livrées par le groupe BKW/FMB, qui gère la centrale de Mühleberg, notamment la quantité de chaleur émise par la centrale, environ 700 mégawatts, et des données liées à sa fermeture estivale.
Le doctorant adapté au «cas Mühleberg» un modèle théorique résolvant l’évolution temporelle de l’hydrodynamique des lacs « Nous avons d’abord comparé nos mesures réelles effectuées sur le lac avec celles données par notre modèle en 1D, un outil intéressant car peu coûteux et rapide. Il sera toutefois moins précis que le modèle en 3D dont les résultats étaient très proches des mesures prises sur le terrain. Dans un cas d’étude complexe ou lorsqu’une réponse précise est attendue, le modèle 3D sera donc plus pertinent», précise Love Råman Vinnå.
Sur la base de ce modèle théorique, le chercheur a pu effectuer une prédiction précise des conséquences de la fermeture de la centrale nucléaire sur le lac de Bienne. Parce que les eaux du lac se renouvellent tous les deux mois, le «cas Mühleberg» est relativement simple à traiter, selon Love Råman Vinnå. C’est d’ailleurs ce qui rend les résultats des
modèles 1D et 3D relativement proches dans son étude: selon leurs prédictions, une baisse moyenne de 0,3 degré sur tout le lac surviendra dès 2019 avec des variations locales allant jusqu’à moins 4 degrés durant l’hiver, dans les cas extrêmes montrés par le modèle 3D. Une baisse de température qui pourrait se répercuter jusqu’en Allemagne, sachant qu’actuellement environ 150 mégawatts émis par la centrale perdurent sur 350 kilomètres au-delà du lac de Bienne.
La thèse du chercheur a reçu le soutien de l’Energie Service Biel/Bienne, en charge de
l’approvisionnement en eau, gaz et électricité de la population biennoise et du Seeland. Le
service, qui souhaite renouveler son équipement, a souhaité connaître la future
configuration du lac au-delà de 2019 pour en repérer les zones les plus propres et les plus fraîches. Grâce au modèle 1D et 3D, l’EPFL a transmis à ses responsables une liste de recommandations sous forme de carte.
Love Råman Vinnå continue sa thèse et prépare déjà une publication dont se servira Energie Service Biel/Bienne. Le chercheur détaile les conséquences du changement climatique sur le lac de Bienne au niveau local, lorsque la centrale fermera. Une chose lui paraît déjà certaine: en refroidissant le lac de Bienne, l’arrêt de Mühleberg y retardera, pour un temps, les effets du réchauffement climatique.
