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GMAO et maintenance des barrages hydroélectriques

GMAO et maintenance des barrages hydroélectriques

Samedi 01 janvier 2022

Si vous êtes un acteur du marché de l’énergie hydraulique en France ou ailleurs, par la mise en place d'installation de barrages hydroélectriques ou l'exploitation et la maintenance de tels ouvrages, vous participez à la lutte environnementale et au bien être de la société.

A la fin du 19e siècle, les premiers barrages étaient utilisés pour le stockage de l’eau pour les populations. Aujourd’hui, leur principale fonction est la production d’électricité. Le principe de fonctionnement des barrages hydroélectriques rappelle celui des moulins à eau, créés dès avant l’ère chrétienne en Europe. Depuis leur apparition, ces infrastructures ne cessent d’évoluer et jouent un rôle essentiel dans la dépollution de la planète. Afin que les investissements très lourds qu'ils nécessitent lors des phases de travaux soient parfaitement mis à profit, il est essentiel d'exceller dans la maintenance de leur structure et des installations et équipements techniques qu'ils abritent. Le rôle de la GMAO va se révéler essentiel. Comment un logiciel de gestion de maintenance s'inscrit dans le domaine de l’hydroélectrique ? Quelles sont les retombées qu'il apporte ? Après une rapide présentation de ce secteur essentiel à la production d'énergie décarbonée, nous apporterons une première réponse à ces interrogations.

Le secteur des barrages hydroélectriques

L’énergie hydraulique fait partie des solutions énergétiques renouvelables qui ne dégagent pas de gaz à effet de serre. L’important réseau fluvial en fait une énergie à fort potentiel d’implantation et d’exploitation. Qu’il s’agisse de barrages-poids, de barrages-voûtes ou de barrages à contreforts, leur réservoir permet le stockage d’une grande quantité d’eau. La force générée par la chute de celle-ci va entraîner la rotation de turbines et faire fonctionner des alternateurs électriques. Ainsi, l’énergie cinétique de l’eau va être convertie en énergie électrique pour participer à l’alimentation du réseau électrique mondial.

D’après l'Association internationale de l’hydroélectricité (IHA), la taille du secteur de l’hydroélectricité dans le monde a plus que doublé depuis 1995. On est passé d’une production de 625 GW à plus de 1 300 GW en 2021, dont 25,5 GW pour la France. Une étude de mai 2021 de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), suggère que le monde aura besoin de 2 600 GW de capacité en hydroélectricité d'ici le milieu du siècle. Doubler le nombre de centrales permettrait de maintenir l'augmentation de la température mondiale en dessous de 1,5 degrés Celsius.

Tout en offrant une électricité propre, abordable et fiable, l’énergie hydroélectrique permet de répondre à nos besoins en eau, en irrigation et en contrôle des inondations et des sécheresses. Malgré un fort potentiel, il est important de garder en tête certains impacts sur l’environnement. Ceux-ci varient selon la taille des barrages, souvent très imposante ; mais aussi selon leur emplacement. Les barrages hydroélectriques installés sur une chute d’eau naturelle auront beaucoup moins d’impacts sur leur environnement par rapport à des barrages avec une retenue d’eau artificielle. Cela peut entraîner une migration de la population, une sous-oxygénation puis une sur-oxygénation de l’eau lors de sa libération, et un déséquilibre de vie des écosystèmes. 

Actuellement, de nombreuses solutions mises en place lors de la construction ou pouvant être ajoutées après la phase de travaux, s’avèrent efficaces pour éviter cet impact environnemental. Des vannes et des passes d’évacuation sont notamment créées pour permettre la migration de certaines espèces de poissons ou de sédiments, et même le passage de canoës. À noter que les normes environnementales à respecter sont beaucoup plus strictes de nos jours. Malgré ces besoins d'adaptation créant de nouveaux challenges, l'avenir mondial de l’énergie hydroélectrique est très prometteur, par sa capacité à délivrer d'énorme quantité d'énergie et de répondre à la lutte environnementale dans laquelle la société entière est engagée pour le bien de la planète.

L’exploitation des courants d’eau est une valeur sûre et durable. Afin d’optimiser la production d'une centrale hydroélectrique, nous allons maintenant voir l’importance de la maintenance de vos équipements. 

La maintenance des barrages hydroélectriques

La construction d’un tel centre de production hydroélectrique peut prendre jusqu’à 10 ans. Son exploitation doit pouvoir durer plusieurs siècles. Une durée d'activité très impressionnante, et il est donc inutile d'insister sur l'importance de la qualité de la construction du barrage et de sa centrale hydraulique lors des phases de projet et de travaux et sur la qualité de l'entretien sur la phase d'exploitation. Ainsi, vous ferez perdurer la vie de vos installations, tout en augmentant votre production. Vous en profiterez pour mettre aux normes votre système de sécurité et votre impact environnemental. 

Malgré une durée de vie de votre construction d’au moins 100 ans, les composants électriques ne peuvent, quant à eux, durer qu'entre 10 à 25 ans. Il sera important d’éliminer tout obstacle à l’efficacité de vos installations avant la création de problèmes plus importants. Nous allons voir qu’il existe un compromis entre vos dépenses initiales, le coût d’exploitation et celui de la maintenance. À savoir qu’une installation bien pensée facilitera vos réparations : espace suffisant pour le montage et démontage des pièces dans la baie de chargement et dans le hall des turbines. 

La maintenance se portera principalement sur l’étanchéité du barrage et de ses conduites d’eau, l’érosion potentielle des turbines et la sécurisation du système électrique (alternateur, transformateur et lignes de transport de l’électricité). Ces interventions peuvent nécessiter des travaux acrobatiques pour effectuer notamment des injections de béton ou de résine. Un renfort de la structure du barrage grâce à des lamelles carbone ou une installation d’ouvrages en béton, adaptés aux contraintes particulières du Génie Civil, peuvent aussi être réalisés.

Ces travaux des services de maintenance, s'ils peuvent s’avérer coûteux, sont indispensables pour éviter l’arrêt de votre production, voire dans le pire des scénario éviter l'accident. À savoir, que ces centrales fonctionnent grâce à de l’eau mise sous haute pression. Cette dernière va fragiliser votre structure sur le long terme, d’où l’intérêt d’une maintenance avisée. Il est en effet inutile de rappeler que la sécurité d'une centrale hydroélectrique doit constituer une priorité permanente. 

Compte-tenu des masses d'eau énormes retenues dans les réservoirs créés, il existe en permanence un risque de catastrophe si un problème structurel n'a pas été repéré et anticipé. Ainsi, si la rupture du barrage de Malpasset en 1959 en France, qui a fait 423 victimes ou, plus anciennement, celui de Bouzey en 1895 entraînant 87 morts sont à attribuer à des défauts de construction liés à une mauvaise accroche dans la terrain, la rupture du barrage de Taumsauk aux Etats-Unis en 2005, a été directement attribuée à des problématiques d’exploitation, à savoir mauvaise fiabilité et fonctionnement de capteurs, sans cause naturelle externe. Dans ce dernier cas, il n’y a pas eu de victimes à déplorer. Ainsi continuité de la production et sécurité constituent les 2 préoccupations du service de maintenance des barrages et cela quelqu'en soit le prix.

Afin de tirer pleinement profit des avancées technologiques en O&M (Opérations et Maintenance), nous allons voir l’intérêt d’un logiciel de GMAO efficient, adapté aux contraintes du secteur de l'hydroélectrique.

L'apport de la GMAO pour l'hydroélectrique

Avant tout, et même si nous sommes persuadés que cet acronyme n'a plus de secret pour vous, il est important de rappeler que la GMAO est un système de Gestion de Maintenance Assistée par Ordinateur. Les fonctionnalités principales d'une GMAO sont : la gestion des sites et des actifs, la gestion des interventions de réparation (maintenance réactive), la programmation de la maintenance planifié (maintenance préventive), la gestion de la conformité, la gestion des pièces de rechange, la gestion de la réglementation et des formulaires électroniques tels que inspections et évaluations des risques, la gestion des sous-traitants, le suivi des coûts opérationnels.

Le logiciel permet l’intégration et l’exploitation d’un historique de données. La performance de vos équipements y est évaluée, ainsi que la prédiction de la survenue d’éventuelles défaillances. Le but restant toujours d’éviter les pannes qui pourraient conduire à l’arrêt des services de production et à des pertes financières considérables. 

Les données sont collectées, partagées, historisées, visibles par vos équipes techniques et intervenants extérieurs. Automatiquement transformées en information qui peut être analysée, facilitant la prise de décisions en adéquation avec les problématiques ciblées. Vous pourrez constater l'amélioration de votre performance globale et optimiser le rendement de vos actifs : le délai entre les pannes ou MTBF pour Mean Time Between Failures est allongé, le délai de réparation ou MTTR pour Mean Time To Recovery est diminué. L'efficacité de l'équipe maintenance s'accroit. Vous gagnez du temps que vous pouvez consacrer à l’application des normes environnementales induites à votre implantation. 

Notamment, grâce aux outils de GMAO, de nombreuses instances collectent des informations pour améliorer le fonctionnement des centrales hydroélectriques. Elles étudient leur efficacité de gestion au sein de leur environnement et leur durabilité auprès des espèces stockées dans les réservoirs (poissons et sédiments). L’étude des risques hydrauliques, géotechniques et sismiques, ainsi que l’analyse de la sécurité, des modes de défaillances et de l’efficacité des installations de stockage, rendent le milieu des barrages hydroélectriques, très évolutif. 

Conclusion

Comme nous avons pu le voir, une maintenance préventive, prédictive et évolutive est un atout majeur dans le secteur des centrales hydroélectriques. Bien que vos actifs soient de bonnes manufactures, la conception des barrages est encore aujourd’hui en perpétuelle évolution. Votre prévoyance, à la construction et à l’exploitation, et l’entretien régulier de vos équipements augmenteront rapidement votre retour sur investissement. Votre barrage et votre personnel seront alors utilisés à bon escient pour réaliser une production optimisée. 

Ainsi, vous optimisez votre potentiel, déjà très important, pour augmenter votre rendement et baisser vos coûts. Il faut savoir, que dans la plupart des situations, les dépenses non-planifiées sont les plus coûteuses. Un bon accompagnement de maintenance et une formation régulière vous permettront d’aller plus loin et de développer vos activités de fournisseur en électricité. Ainsi, vous saurez contenter les pouvoirs publics, les clients, la société dans son ensemble, mais aussi… la planète.

Les enjeux de la continuité d'exploitation d'une installation hydroélectrique sont tellement importants qu'il est évident que leur maintien en conditions opérationnelles permanent doit faire l'objet de la plus grande attention. Pour optimiser cette maintenance le secteur n'échappe pas à la mise en place d'une solution de GMAO de dernière génération, répondant à l'ensemble des besoins du service maintenance et permettant une rapide appropriation par l'ensemble des acteurs : techniciens, sous-traitants extérieurs, direction, management, ingénieurs, etc.

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