Pour pouvoir accueillir les deux nouveaux groupes de pompage-turbinage de 120 mégawatts (MW) chacun, il a fallu mener des travaux pharaoniques depuis mars 2011. Certes, la nouvelle centrale, raccordée en parallèle à l’existante, utilise les mêmes infrastructures hydrauliques en service depuis 1971. Le barrage de l’Hongrin, la galerie d’amenée, son puits blindé, ainsi que la prise d’eau dans le lac Léman n’ont pas eu besoin d’être modifiés pour permettre l’augmentation de puissance de la centrale. Mais pour accueillir les nouvelles installations qui se nichent à côté de la centrale originelles, il a été nécessaire de creuser des galeries d’accès, de ventilation et des canaux de fuites d’eau. Et surtout il a fallu excaver une caverne de 160’000 m3, une cathédrale souterraine.
«La puissance, à disposition est désormais de 480 MW, dont 420 MW en service et 60 MW de réserve, affirme Gaël Micoulet, chef de projet chez Alpiq. Jusqu’à présent, les quatre groupes existants, avec des turbines Pelton, fournissaient une production électrique annuelle d’environ 520 millions de kWh avec un tiers d’apport naturel par les eaux qui confluent et s’accumulent au barrage de l’Hongrin, 880 m plus haut, et deux tiers par le pompage des eaux du Léman. L’apport naturel d’eau dans le lac d’accumulation (52 millions de m3) représente environ 160 millions de kWh par an. Mais une fois les deux nouveaux groupes mis en service, la centrale pourra fournir environ 1 milliard de kWh par an et l’apport d’eaux du Léman sera de 84%.» Un chiffre qui permet de comprendre toute l’importance de cette centrale de pompage-turbinage!
1,5 kilomètre de nouvelles galeries
Avant de pouvoir installer les deux groupes de pompage-turbinage, il a fallu préparer le terrain. Un chantier impressionnant comme le confirme Gaël Micoulet: «Au total, 1500 m de nouvelles galeries ont été creusées pour cette nouvelle installation. Et aucun de ces corridors souterrains n’a la même forme ou la même dimension. Une nouvelle cheminée d’équilibre de 169 m de profondeur et de 7.2 m de diamètre a été construite à Sonchaux pour renforcer la cheminée d’équilibre existante. Elle permet d’amortir les « coups de bélier » engendrés par les arrêts et démarrages des groupes de production. Le canal de fuite et les parois anti vortex ont été modélisés par le laboratoire de constructions hydrauliques de l’EPFL et par celui de l’EPFZ pour éviter que de l’air ne soit aspiré dans les pompes. »
Pour percer les passages, près de 200 t d’explosifs ont été nécessaires. Ces travaux ont avancé au rythme de deux minages par jour. Chacun de ces minages, à base d’explosifs sous forme d’émulsion de liquides détonants injectés dans la roche, permettait d’avancer plus ou moins de quatre mètres par jour. Pour consolider les galeries, du béton projeté et des ancrages ont été utilisés.
«Ces travaux ont été menés très minutieusement, explique Gaël Micoulet. En effet, les piliers du viaduc de Chillon s’enfoncent à proximité de la galerie d’accès à la centrale et les voies CFF sont proches du canal de fuite. Les vibrations lors du percement ont donc été contrôlées en permanence par une vingtaine de géophones et les charges explosives ont été adaptées lorsque cela était nécessaire.»
Cathédrale souterraine avec des arcs en plein cintre
Une galerie d’accès de 330 m de long a été creusée pour acheminer par camions jusqu’à la caverne tout le matériel qui compose les groupes de pompage-turbinage. Mais c’est par une autre galerie de 213 m que les travaux d’excavation de la voûte de la caverne ont été menés. Cette galerie mène à la calotte de la caverne qui a été excavée depuis le haut vers le bas. Son volume final est impressionnant, équivalent à celui de la cathédrale de Lausanne, avec ses 98 m de long, 25 m de large et 56 m de hauteur. Les travaux d’excavation terminés, la galerie en question est désormais utilisée comme canal d’aération.
La caverne a été excavée dans du calcaire dur. La roche était fracturée selon trois systèmes principaux. Cette fracturation, notamment celle perpendiculaire à l’axe de la caverne, associée au pendage subhorizontal de la roche provoque un découpage en forme de « marches d’escalier». La hauteur de ces marches qui varie entre 50 cm et 1 m est orientée quasi parallèlement à l’axe de la caverne. Ces irrégularités longitudinales n’ont pas affecté la stabilité de la voûte qui a été assurée par un soutènement adéquat sur la portée de 25 m perpendiculaire à l’axe de la caverne.
Comme dans une cathédrale, cette structure a agi comme des arcs en plein cintre continus en rocher. Associés au système de soutènement définitif, composé d’ancrages injectés de 6.5 m de long (10 m dans les zones les plus fracturées) et de 32 mm de diamètre, et le béton projeté, renforcé de fibres métalliques, ils assurent une parfaite stabilité de la voûte. Pour la première et la dernière couche de béton projeté, des treillis métalliques ont été utilisés.
«Une partie des installations, indique Gaël Micoulet, se situe 20 à 30 m sous le niveau du lac de manière à pouvoir pomper l’eau du Léman et avoir une contrepression assurant le bon fonctionnement de la pompe sans cavitation. Pour étanchéifier la roche, un coulis de ciment a été injecté sous pression dans des trous de forage. Ces opérations ont nécessité pas moins de 107 km de forages et 3800 t de ciment!».
Pompes de cinq étages et 400 tonnes
Pour donner une idée du système installé, il faut savoir que les pompes utilisées à la centrale de Veytaux ont cinq étages. Une fois assemblée, il s’agit d’une pièce de 400 t. Pour sa part, le stator de l’alternateur moteur pèse 167 t, alors que le rotor qui a été assemblé sur site a un poids de 172 t. On se souvient d’ailleurs que pour amener sur place ces deux stators, en septembre et janvier dernier, il a fallu trois nuits aux convois spéciaux pour parcourir les 50 km qui séparent Tolochenaz, leur lieu d’assemblage, de Chillon.
Le démarrage du pompage avec la turbine Pelton se fait par la force hydraulique grâce à cinq injecteurs qui crachent de l’eau à quelque 500 km/h. Ensuite, le système synchronisé à 50 Hz, tourne à 500 tours/min. Ne reste plus qu’à switcher sur le réseau et fermer les injecteurs.
