L’artificialisation du Rhin II.
L’enturbinement de la houille blanche

J’ai emprunté au livre de Christian Zumbrägel, évoqué ci-dessous, l’expression Turbinisierung der weissen Kohle que j’ai traduite par l’enturbinement de la houille blanche. Elle me semble en proximité avec ce que Georges Simondon nomme « milieu associé » concept qu’il a forgé à partir du fonctionnement d’une turbine (La turbine Guimbal). Il y a un double mouvement de technicisation de la nature et de naturalisation de la technique. L’objet technique est associé aux deux milieux, tous deux en sont profondément transformés.

Puis vint la fée électricité

Raoul Dufy : extrait de la fée électricité 1937. Cliquez sur le lien pour en avoir une vue panoramique

Commandée à Raoul Dufy par la Compagnie parisienne de distribution d’électricité pour l’Exposition Internationale de 1937, cette œuvre se trouve au Musée d’Art moderne de la Ville de Paris. Dans l’imaginaire artistique, l’électricité n’a pas toujours été, ou pas seulement, une fée. Du moins a-t-elle aussi été vue dans sa dimension maléfique. Dans son roman Frankenstein ou le Prométhée moderne, paru la première fois en 1818, et né d’une nuit de foudre au dessus du lac de Genève, la fameuse année sans été de 1816 déjà évoquée dans le précédent article, Mary Shelley attribue à cette même foudre le tournant qui marqua la vie du Dr Victor Frankenstein. Il s’intéressera désormais à la physique et à l’électricité, qui fournira l’étincelle de vie de sa créature. On pourrait évoquer également , par exemple, Villiers de l’Isle Adam et son idéal électrique de l’ Eve future.

De l’énergie

« … on ne dira littéralement rien du tout en rêvant au moment où le paysage était encore vierge, où les flots du Rhin coulaient d’abondance. Mais dire qu’il y a quelque chose en quoi que ce soit qui nous avance de dire que l’énergie était en quelque sorte déjà là à l’état virtuel dans le courant du fleuve, c’est dire quelque chose qui ne veut à proprement parler rien dire.
Car l’énergie ne commence à nous intéresser dans cette occasion qu’à partir du moment où elle est accumulée, et elle n’est accumulée qu’à partir du moment où les machines se sont mises à s’exercer d’une certaine façon, sans doute animées par une chose qui est une sorte de propulsion définitive qui vient du courant du fleuve.

Lacan : La relation d ‘objet 1956-57 . Leçon 1. 21 novembre 1956

Lacan évoque la métaphore du barrage hydroélectrique pour expliciter la relation à l’objet et montrer que l’énergie utilisable et distribuable à l’utilisateur, dans ce cas précis sous forme d’électricité, n’est pas quelque chose de déjà là, elle suppose l’existence d’un dispositif, un barrage, pour l’accumuler et des machines, ici des turbines notamment, pour la transformer. Mais elle a besoin bien sûr de la force du courant liquide.

Définir l’énergie n’est pas simple. En allemand, l’on dit Wasserkraft : force hydraulique.

Du point de vue du physicien :

« produire de l’énergie électrique dans une centrale hydroélectrique signifie transformer l’énergie potentielle de l’eau du barrage en énergie cinétique de cette eau dans les conduites, puis transférer cette énergie cinétique aux turbines et au rotor des alternateurs, qui en définitive la transforment en énergie électrique. La viscosité de l’eau, les frottements et l’effet Joule soustraient de ce flux une faible partie, transformée en chaleur. Et consommer de l’énergie électrique pour faire fonctionner un téléviseur, cela n’est jamais que la transformer en énergie lumineuse émise par l’écran (en passant par l’énergie cinétique des électrons issus de la cathode), en énergie acoustique diffusée dans l’air ambiant (par l’intermédiaire des énergies cinétique et potentielle de la membrane du haut-parleur) et surtout en chaleur inutile (principalement par effet Joule) ».

(Etienne Klein : Quelques mots sur l’énergie)

Une succession de transformations, donc, ce qui rend la notion de production, ici en italique, discutable, l’énergie ne se produit pas, ni ne se consomme, elle se transforme. Se dissipe aussi. Elle est entropique quoique concernant l’électricité plus faiblement que d’autres formes d’énergies.

De la fonction industrielle des fleuves

Les fleuves posent une question de confiance, de prévisibilité et de calculabilité. En 1869 encore, date de parution de son texte, Elisée Reclus pouvait constater ce qui est, de son point de vue, l’ « inutilité » industrielle des fleuves, qui contrairement aux ruisseaux, écrit-il, en sont encore au stade préindustriel et ne représentent «  guère qu’une époque déjà très ancienne des sociétés, celle où les cours d’eau ne servaient qu’à faire flotter des embarcations ». Mais même cette dernière fonction, il la relativise par la concurrence des routes et des chemins de fer.

« Avant que l’agriculteur et l’industriel puissent avec confiance faire travailler les eaux du fleuve à leur profit, ils faut qu’ils cessent d’en craindre les écarts et soient maîtres d’en régler le débit suivant leurs besoins. Et même quand la science leur fournira les moyens d’apprivoiser le fleuve et de le mener à la laisse, ils seront impuissants tant qu’ils resteront isolés dans leurs travaux et ne s’associeront pas afin de régulariser de concert la force encore brutale de la masse d’eau qui coule presque inutile devant eux. Comme nos ancêtres, nous sommes toujours forcés de regarder le fleuve avec une sorte de terreur religieuse, puisque nous ne l’avons pas dompté. Ce n’est point, comme le ruisseau, une gracieuse naïade à la chevelure couronnée de joncs ; c’est un fils de Neptune qui de sa formidable main brandit un trident ».

(Elisée Reclus : Histoire d’un ruisseau Arthaud Poche 2017 pp206-207

Or, nous l’avons vu dans le précédent article, au moment où Elisée Reclus écrit ce texte, la réalisation des projets de maîtrise, pour le moins concernant le Rhin, sont déjà en cours. Il est cependant vrai que les fleuves cadraient mal avec le calcul.

« Les fleuves présentaient toujours le même inconvénient pour l’activité économique : sûrs mais imprévisibles, ils ne permettaient pas de calculer le temps, donc l’investissement et le coût du transport. Ils épuisaient le temps réel des mariniers attelés au harnais, ils ne tenaient pas compte du temps possible des calculs économiques, imposant des délais fixes pour calculer le rapport de l’argent. »

(Pierre Miquel : Histoire des canaux, fleuves et rivières Editions°1 Paris 1994. p 76)

Niagara du Rhin

On peut retenir, sans revenir plus en amont, l’année 1895, date de la première centrale hydroélectrique aux États-Unis construite sur les chutes de Niagara. Elle fut équipée de trois turbines Fourneyron. Avec – déjà – comme caractéristique d’utiliser le système de courant alternatif, inventé par Nikola Tesla. Les ingénieurs allemands en étaient fascinés et ce n’est pas par hasard que l’on qualifia l’usine hydroélectrique de Rheinfelden, dont je parlerai plus loin, la plus importante d’Europe au moment de sa construction puis mise en service en 1898, de « Niagara du Rhin ». Les moyens de transport du courant issu du Niagara avaient été fournis par les entreprises suisses d’électrotechnique, en pointe dans le secteur.

« Dès les années 1890, les entreprises suisses d’électrotechnique s’illustrèrent en étant à la pointe de l’innovation dans certains créneaux technologiques, en particulier le transport de courant. Les fabricants de turbines hydrauliques réussirent même à battre l’industrie américaine sur son propre terrain en équipant l’usine des chutes du Niagara ». (Source)

La « houille blanche »

En France, l’expression houille blanche (en Allemagne aussi appelée flussige Kohlehouille liquide) sera popularisée par Aristide Bergès, un industriel de la papeterie et ingénieur hydraulicien à l’exposition universelle de Paris en 1889, où se rendra d’ailleurs, celui qui construira l’usine de Rheinfelden, Emil Rathenau :

« Les glaciers des montagnes peuvent, étant exploités en forces motrices, être pour leur région et pour l’État des richesses aussi précieuses que la houille des profondeurs. Lorsqu’on regarde la source des milliers de chevaux ainsi obtenus et leur puissant service, les glaciers ne sont plus des glaciers ; c’est la mine de la houille blanche à laquelle on puise, et combien préférable à l’autre » (Source)

Les glaciers deviennent des mines de houille blanche.

Visite à la centrale hydroélectrique de Rheinfelden

A l’approche de la Centrale hydroélectrique de Rheinfelden. Côté allemand. La Suisse à droite de l’image

Vue de l’ancienne usine hydroélectrique de Rheinfelden mise en service en 1895 aujourd’hui détruite au grand dam des défenseurs du patrimoine. © Bildarchiv Foto Marburg / Foto: Scheidt, Thomas; Aufn.-Datum: 2010.10.09 – Rechte vorbehalten

Comme on le voit sur l’ image, l’emplacement de l’ancienne usine est latérale au fleuve. Elle le longe et de ce fait reste exclusivement du côté allemand bien que bénéficiant de capitaux suisses. Alimentée par un canal, elle impacte moins le cours du fleuve. Il n’en va pas de même de la nouvelle qui le traverse d’une rive à l’autre. Entre les deux, la frontière germano-suisse.

La nouvelle centrale de Rheinfelden remplace celle construite en 1895, mise en service en 1898 jusqu’en 2003. A droite, une partie du dispositif de passe (échelle) à poissons.

L’écosystème du fleuve a été modifié, son régime biologique transformé.

Lors de l’installation de la nouvelle centrale, le gwild, ce biotope de formation calcaire a été réduit de moitié et la construction n’a pu se faire qu’en y adjoignant des échelles à poissons en guise de mesure « compensatoire ».La passe à poissons est à la fois un aveu des dégâts causés à la biodiversité et une tentative de réparation des ces derniers. L’usine hydroélectrique dispose de deux nouvelles passes à poissons ainsi que d’un bief de contournement. Ce dernier possède deux accès. L’ensemble doit garantir à un maximum de poissons de toutes les classes d’âge de trouver tout au long de l’année l’ouvrage de franchissement qui leur convient le mieux.

L’usine hydroélectrique est une combinaison, un concentré de plusieurs innovations techniques. Elle se situe au carrefour de toute une série d’histoires, qui parfois remontent à loin : celle de l’utilisation de la force hydraulique date de l’Antiquité, de même pour les barrages et de leurs techniques de construction ; la construction de canaux de dérivation.

Puis viendra l’invention des turbines :

« L’invention [de la turbine de Fourneyron] était importante dans la mesure où elle pouvait concurrencer les machines à vapeur dans des régions situées trop loin des ressources charbonnières, Elle prolongea en tout cas l’utilisation de l’énergie hydraulique et dans certains pays, comme les États-Unis, permit l’industrialisation sans recours au charbon. »

écrit Bertrand Gilles dans son Histoire des techniques. Le sud de l’Allemagne faisait partie des régions dépourvues de houille.

L’ancienne usine était équipée de 20 turbines Kaplan et Francis. Ici un vestige de l’une d’entre elles.

Il fallut aussi comme la turbine immergée dans l’eau, la génératrice d’électricité d’abord en courant continu puis alternatif, et avec l’alternateur, le transformateur. Et le transport du courant, etc. j’en oublie sûrement, l’huile pour lubrifier cela et l’eau pour refroidir associant milieu technique et milieu naturel… Sans compter qu’il faut des capitaux, et des clients. Pour faire de l’électricité une marchandise. Une centrale comme celle que nous parlons sera à ses débuts constamment en surproduction. A Rheinfelden, on attirera à proximité de la centrale, une usine d’aluminium. L’ampoule électrique, le tramway électrique, puis au fur et à mesure toute la panoplie des appareils électroménager assureront la rentabilité. Non sans propagande pour conforter ces nouveaux marchés.

« Fondée en 1885 par Emil Rathenau, la firme [Allgemaine Elektrizität-Gesellschaft = AEG] exploite deux possibilités négligées par Siemens : la lampe à incandescence (Siemens utilise des lampes à arc) et le courant alternatif. Emil Rathenau achète à l’américain Thomas Edison ses brevets et met sur pied, avec des banques, une société chargée de développer et de valoriser son procédé de fabrication d’ampoules. Ensuite, il fonde une entreprise fournissant des équipements électro-techniques et fabricant des lampes à incandescence. Puis, comme Westinghouse aux Etats-Unis, il mise résolument sur le courant alternatif. En 1891, associée à la firme suisse Oerlikon, l’AEG réalise un transport de courant triphasé à haute tension (8000 V) sur 177 km entre Lauffen et Francfort-sur-le-Main. C’est la première réalisation industrielle importante dans cette nouvelle technique. En même temps, l’AEG fait la démonstration de la fiabilité des moteurs fonctionnant avec le courant alternatif. Emil Rathenau définit une stratégie commerciale en suscitant la création des sociétés de distribution qui deviennent ses propres clients et en partageant le marché avec Siemens qu’il évite de concurrencer dans ce domaine. Il réussit ainsi à créer le deuxième colosse européen de l’électricité, employant 30 000 salariés en 1907. A la veille de la première guerre mondiale, Siemens et AEG possèdent chacune, par groupes financiers suisses interposés, des participations dans des sociétés de production et de distribution d’électricité réparties dans le monde entier. Naturellement, ces sociétés constituent autant de marchés réservés pour les deux firmes allemandes. Pour stimuler encore les commandes d’équipement électro-technique, Siemens et AEG créent conjoitement une banque en 1908, L’Elektro-Treuhand-Gesellschaft. »

(Michel Hau : Un siècle d’histoire industrielle en Allemagne : industrialisation et sociétés de 1880 à 1970. Regards sur l’histoire numéro 123. Editeur : CDU SEDES)

Lorsque la centrale hydro-électrique de Rheinfelden entra en fonction en 1898, elle développera une puissance de 10 mégawatts. Les financements sont assurés par les banques proches de l’AEG, les principaux clients de la société de transport d’énergie étaient les entreprises électro-chimiques, Elektrochemische Werke Bitterfeld GmbH et l’entreprise suisse de production d’aluminium Aluminium-Industrie AG qui installera ses unités de production à proximité de la centrale. On peur y ajouter la Natrium GmbH qui se developpera à partir de 1907 grâce à la lessive Persil.

Il est frappant de constater les liens entre la centrale hydro-électrique et le développement du capitalisme consumériste.

Rapport des forces

Emil Rathenau, le père de Walter Rathenau ministre des affaires étrangères de la République de Weimar qui fut assassiné en 1922 par l’extrême droite antisémite. Reproduction d’un tableau de Max Liebermann ,

« La source, la chute d’eau, les flux et reflux des océans, sont autant de forces que l’esprit humain peut et doit s’approprier s’il veut prétendre à la domination sur la terre »

Tout cela a été ignoré et marginalisé par la vapeur, regrette, l’auteur de ces lignes. Ce discours est celui d’Emil Rathenau à Francfort au moment où il réussissait à faire briller des ampoules alimentées par un courant électrique provenant d’une source distante de 175 kilomètres à l’exposition internationale d’électro-technique de Francfort, le 25 août 1891, Il énonçait avec fierté les rapports de forces. A l’époque, l’on parlait encore de forces exprimées en chevaux-vapeur. Cette dernière expression sera source de moquerie : pensez, mesurer une puissance innovante en chevaux vapeur !

Il évoquait une force de plus de 200 CV

« que l’on fait entrer dans des fils de seulement 4 millimètres transportée sur de longues distances à un point d’arrivée pour de multiples usages alors que non seulement, au point de départ, 80 CV ont suffit pour élever une masse d’eau de 10 mètres et la faire tomber en chute mais aussi parce qu’avec une simple poussée sur un levier on pouvait porter à incandescence un grand nombre d’ampoules et finalement sans la moindre difficulté en tirer une infime partie, 1/10ème de CV pour alimenter un éventail, soufflet, à l’aide d’une petite machine, presque un jouet, en fonctionnement continu ».
(Discours d’Emil Rathenau à Francfort en 1891 in Felix Pinner : Emil Rathenau und das elektrische Zeitalter. Akademische Verlagsgesellschaft m. b. H. 1918)

Il insiste sur ce que sont, à partir d’une unité « centralisée », les capacités de « décentralisation », de démultiplication à distance de l’électricité qui donne toute sa signification au transport à distance, ce que la vapeur ne peut pas réaliser. Cette dernière a, au contraire, conduit à la concentration des unités de productions et à la massification. Il est impossible, dit-il, d’amener la vapeur dans l’atelier de l’artisan alors qu’avec l’électricité nous pouvons faire fonctionner sa machine à coudre, alimenter son fer à repasser, équiper les bains chimiques du doreur, tout en l’éclairant. Tout cela en transformant, « les forces jusque là inutiles et gaspillées » des cours d’eau et des marées. Sans compter que la machine électrique contrairement à celle à vapeur « n’explose pas ».

Pour créer cette liaison, un générateur de courant alternatif avait été installé dans une cimenterie de Lauffen et une liaison filaire le long des voies ferrées jusqu’à Francfort où un millier de lampes furent allumées

C’est un tout nouveau rapport au cours d’eau et aux fleuves qui se met en place à la fin du 19ème siècle à la suite d’une série d’innovation techniques. Au niveau des cours d’eau, l’amélioration des techniques de canalisation et des barrages. Avec Benoit Fourneyron, la turbine pourra être immergée dans l’eau. A partir de là, divers perfectionnement verront le jour avec les turbines des ingénieurs américains James B. Francis, Lester Pelton, puis de l’autrichien Viktor Kaplan. Toutes trois ont encore cours. Mais sans le courant alternatif et la capacité de transport qu’il permettait, la production d’électricité restait localisée. Le charbon et la vapeur avait permis à l’industrie textile de quitter les vallées et l’utilisation de l’énergie hydraulique pour la vapeur et les centres urbains. Karl Marx s’était demandé pourquoi. L’électrification de l’énergie hydraulique ouvrait de nouvelles perspectives. L’életromania n’est cependant pas une transition énergétique. L’ « économie fossile » (Andreas Malm) aura encore de beaux jours devant elle.

« Les grandes usines hydrauliques à fleur d’eau (Laufwasserkraftwerke) et la construction des barrages offraient aux contemporains une surface de projection pour des projets de futurs fort différents. Cela couvrait une gamme d’attente allant du miraculeux à de froids calculs sur les potentialités techniques de développement ainsi que de celles des marchés, jusqu’aux peurs de pertes et des critiques envers des effets négatifs tels par exemple celles portant sur la fragilité d’un système électrique centralisé ».

(Christian Zumbrägel : Viel wenige machen viel. Eine Technik und Umwelgeschischte der Kleinwasserkraft 1880-1930. Ed Schoenig Ferdinand. [Beaucoup de petites choses en font de grandes. Une histoire technique et environnementale des petites centrales hydroélectriques]

Parmi les critiques, on peut relever celle que les eaux provenant des Alpes, plus abondantes en été qu’en hiver étaient « « anti-cycliques » par rapport à la demande et aux besoins d’énergie. Il n’existe à ma connaissance qu’un seul cas de contestation des centrales hydroélectrique en Allemagne mais il surviendra plus tard, à l’occasion de la construction entre 1904 et 1914 de celle de Lauffenburg. Elle aura pour caractéristique, nouvelle à l’époque, d’être la première à traverser le Rhin d’une rive à l’autre – les techniques du bâtiment sont également à considérer. Les tentatives le lier protection des paysages naturels et préservation de l’économie de la pêche et de la flottaison échoueront. Cette période est concomitante avec la création, en 1904, du Bund Heimatschutz la plus ancienne association de protection de l’environnement en Allemagne.
Globalement cette technique de production d’électricité a été adoptée par les populations. Elle lavait plus blanc. Une blancheur qui tranchait avec la noirceur et la pollution de la houille. Elle passait pour propre et « hygiénique ». On pensait qu’elle allait corriger tous les défauts de l’ère de la vapeur.

La conflictualité se situait ailleurs dans la tension entre l’hydroélectrique et la navigation. La centrale hydroélectrique de Rheinfelden marque la limite de la navigation internationale sur le Rhin en amont de Bâle où se succèdent jusqu’au Lac de Constance toute une série d’ouvrages.

« Sur le plan technique les barrages de basse chute (au fil de l’eau/Laufwasserwerk) dominent, ils reprennent une tradition multiséculaire initiée par l’usage des moulins. Dès les années 1860, les premières turbines électriques sont implantées, notamment près de Schaffhouse. La première installation de plus grande ampleur a été réalisée en 1898 à Rheinfelden, alors première par sa taille en Europe. Elle sera suivie de la centrale de Augst/Wyhlen en 1908, construite sur un plan symétrique où les deux unités de production relèvent de deux sociétés nationales indépendantes, puis par celle de Laufenbourg en 1914, qui dispose pour la première fois d’une structure unique alors que les installations précédentes étaient encore implantées sur des canaux de dérivation. Se succéderont ainsi les 12 aménagements hydroélectriques prévus par les accords internationaux de 1922. L’équipement du Rhin supérieur s’achève avec la réalisation des ouvrages de Schaffhouse (1963) et de Säckingen (1966) [Vischer, 2000] et nous convie à une véritable histoire des techniques et de l’architecture hydroélectrique. L’ordre de réalisation des aménagements a donc été ici dicté par la rentabilité économique et les capacités techniques de construction. Il ne suit pas la progression d’amont en aval retenue le long de la frontière franco-allemande. » (Source)

A Rheinfelden, le Rhin présente sur 24OO m un dénivelé de 6 à 7m. Le barrage est dit de « basse chute », gros débit et faible déversoir.

Réseau de distribution

(Deutsches Technikmuseum Berlin, AEG-Archiv Source )

La carte montre l’étendue du réseau de distribution de courant électrique à partir de Rheinfelden. Il est en partie transnational, dans ce cas germano-suisse, avec une extension vers la Haute-Alsace, Saint Louis et Mulhouse, qui faisaient alors partie du Reich allemand.

L ’association de la production d’électricité avec la mise en place d’une réseau de distribution filaire favorisé par l’utilisation du courant alternatif allait changer la donne. Plus besoin de la force humaine pour transporter la source d’énergie comme pour le charbon. Au contraire des centrales précédentes plus petites, elles ne se contenteront plus d’alimenter seulement les industries de proximité. Et pour rentabiliser le tout, il fallait constituer des marchés. Ils prendront la forme de l’éclairage public et domestique, de tramways, de moteurs électriques, d’appareils électro-ménagers. Au couplage réseau hydraulique et réseau électrique s’ajoutera le réseau informatique.

Pour résumer cet ensemble, deux images encore. Celle des débuts de la construction de la Centrale de Rheinfelden en 1895 …

…. Et celle de sa démolition en 2003

Nouvelles pistes

Ce n’est pas la fin de l’histoire de l’usage du fleuve comme source d’énergie. S’il a été hier et aujourd’hui encore question de l’utilisation de la force du courant, d’autres pistes s’ouvrent aujourd’hui autour de la température de l’eau. Le Rhin alimente le lac de Constance dont la température varie en 15°C en hiver et 20 voire 25°C en été. L’idée de pomper cette eau, de la faire passer par un échangeur de chaleur avant de la rendre au lac, si elle n’est pas tout à fait nouvelle, est peut-être entrain de changer de dimension du moins en Suisse où le gouvernement a décidé de financer une étude d’ampleur sur les potentialités énergétiques par échange de chaleur des lacs et cours d’eau du pays. (Source)

Rappel des articles précédents concernant l’artificialisation du Rhin

I. La rectification du Rhin
I.1 Aux commencements
I.2 Comment le sauvageon fut corrigé
II L’enturbinement de la houille blanche

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