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1. CE QU'EST UNE SOURCE ARTÉSIENNE
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Le mot vient de l'Artois, où l'on a vu l'eau jaillir toute seule d'un puits dès 1126. Une nappe artésienne est une couche de roche perméable (sable, grès, calcaire) coincée entre deux couches imperméables et alimentée par la pluie plus haut, là où elle affleure dans la montagne. L'eau y est sous la pression de toute la colonne qui la surmonte : là où une faille, une source ou un forage la libère, elle monte toute seule jusqu'au niveau piézométrique, qui peut être des dizaines de mètres au-dessus du sol. Trois qualités en font la meilleure eau d'une Sky :
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Elle arrive en haut sans pompe. Si le niveau piézométrique est au-dessus du lac, l'eau entre dans le lac même si la source sort un peu plus bas. C'est de l'énergie gratuite à 1 500 m : 3,7 kWh par m³.
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Elle est constante. Une nappe profonde ne connaît pas les saisons : le même débit en août qu'en février, y compris pendant les sécheresses.
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Elle est claire. Pas de sable, pas de décantation, des augets de Pelton qui s'usent moins. À 1 500 m, la Francis réversible n'est pas possible (sa limite est vers 700 à 800 m), la Pelton reste la machine.
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2. LA RÈGLE : ON NE PREND QUE CE QUE LA NAPPE REND
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Une nappe artésienne se recharge lentement, et chaque forage de plus fait baisser la pression de tous les autres. Le Grand Bassin artésien d'Australie en est la leçon : des milliers de forages jaillissants laissés ouverts pendant un siècle y ont fait baisser la pression, au point que l'Australie rebouche ou équipe de vannes ses forages depuis la fin des années 1990. La Sky Artesia suit donc trois règles :
* On ne prend que le débit que la source rend naturellement, ou celui d'un champ de forages dont la pression reste stable d'année en année, mesurée en continu.
* Jamais d'eau fossile, et jamais une nappe qu'on vide plus vite qu'elle ne se recharge : la grande nappe de l'Albien sous le Sahara, longtemps crue fossile, ne se renouvelle qu'à 40 % de ce qu'on en tire ; ces nappes-là sont exclues.
* L'eau n'est pas perdue : elle passe dans la turbine et ressort douce en bas, pour la ville côtière et la vallée. Les autres usagers de la nappe passent d'abord, c'est le comité de bassin qui décide.
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3. CE QUE LA SOURCE CHANGE À LA SKY
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La Sky 3 remonte chaque hiver sa réserve avec les pompes. Sur la Sky Artesia, la source la remplit en partie toute seule : 2 m³/s, c'est 26 MW d'eau qui arrivent en haut jour et nuit, et 63 millions de m³ par an. Les pompes gardent leur travail pour les heures de surplus, et l'eau gratuite s'ajoute à l'eau remontée. Le modèle montre que les deux se renforcent : la source seule rapporte 6,7 M€ par an à une Pacha 3, la Sky seule 30,6, et les deux ensemble 45,4, soit 8,1 M€ de plus que la somme des deux.
Tout le reste vient de la Sky 3 : lac du bas d'eau douce de 12,8 millions de m³, bassin bas d'eau douce couvert gardé pour la ville et les fortes chaleurs, réserve de 12,8 millions de m³ sous le lac de pluie, station de relevage de 30 m, aspiration commutée et chasse d'eau douce (jamais d'eau de mer vers le lac), Pelton Sky de 100 MW et les mêmes
règles de conduite.
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4. LE MODÈLE HORAIRE
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Base Pacha 3 : V15 côtière, chute de 1 500 m, canal de 30 km, 2 000 mm de pluie, lac de pluie de 4 millions de m³. Les prix sont ceux des pages Sky : 1 545 heures de surplus presque gratuit, 18 jours de forte demande à 150 €/MWh, les autres heures à 70 €/MWh et 120 en pointe, 30 % de plus l'hiver et 30 % de moins l'été. Toutes les lignes, y compris la Gold 4, sont recalculées avec le modèle et les prix des pages Sky, par rapport à la Pacha 3 seule : d'où des chiffres un peu différents de ceux de la page Gold 4, qui a son propre modèle et ses propres prix. Le gain est la recette moins les achats au réseau : la Pacha 3 achète 7,3 M€ d'électricité par an pour ses pompes, la Sky Artesia 3,4, et cet écart s'ajoute à celui des recettes.
| Configuration | Source, m³/s | Pompé Sky, GWh (dont notre production) | Vendu, GWh | Dont jours de forte demande | Lac vide | Coût ajouté à la Pacha 3, M€ | Gain par an, M€ | Net par an, M€ |
| Pacha 3 de référence | 0 | 0 | 1 429 | 73 | 136 jours | 0 | | |
| Gold 4 : la source seule, sans Sky | 2 | 0 | 1 516 | 76 | 55 jours | 4 | 6,7 | 6,5 |
| La Sky seule, sans source | 0 | 408 (64) | 1 566 | 148 | 16 jours | 225,2 | 30,6 | 16,4 |
| Sky Artesia, petite source | 1 | 417 (74) | 1 642 | 156 | 10 jours | 228,2 | 37,8 | 23,4 |
| Sky Artesia retenue, source naturelle | 2 | 419 (80) | 1 721 | 165 | 7 jours | 229,2 | 45,4 | 31,0 |
| La même par un champ de forages jaillissants | 2 | 419 (80) | 1 721 | 165 | 7 jours | 255,2 | 45,4 | 29,6 |
| Grande source | 5 | 413 (91) | 1 968 | 182 | 1 jour | 231,2 | 67,3 | 52,8 |
Lecture : 2 m³/s est retenu parce qu'une source artésienne de plusieurs m³/s est rare ; la plupart des sites en auront 1 à 2. Là où un torrent de Gold 3 de 3 m³/s et une source de 2 se trouvent ensemble, la centrale fait presque comme la grande source, 1 968 GWh et 52,6 M€ nets par an. Même par forages, qui coûtent 1,5 M€ environ par 100 L/s, la Sky Artesia reste à 29,6 M€ nets. Sur la part Sky de l'Artesia retenue, 2,5 M€ viennent des seules règles de conduite ; les ouvrages rapportent les 36,2 autres, soit 22,0 M€ nets par an.
| Part Sky de l'Artesia retenue (au-dessus de la Gold 4), si les prix changent | Gain par an, M€ | Net par an, M€ |
| Hypothèse de la page | 38,7 | 24,5 |
| Sans aucun achat au réseau, notre production seule | 22,8 | 8,6 |
| Prix défavorables (surplus à 30 €/MWh, forte demande à 120) | 24,0 | 9,7 |
| Prix de l'hiver 2024 (forte demande à 300 €/MWh) | 52,1 | 37,9 |
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5. LES CHIFFRES EN SÉRIE
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| Poste | M€ | Remarque |
| Captage de la source artésienne et conduite jusqu'au lac | 4 | 30 si l'eau vient d'un champ de forages jaillissants |
| Réserve haute de 12,8 millions de m³ sous le lac de pluie | 38,4 | digue rehaussée, argile compactée |
| Lac du bas d'eau douce de 12,8 millions de m³ | 39,4 | le bassin bas d'eau douce couvert est gardé |
| Station de relevage de 30 m (17,7 m³/s, environ 6 MW) et aspiration commutée en eau douce | 24,1 | jamais d'eau de mer vers le lac |
| Pelton Sky de 100 MW et sa part de puits blindé | 123,3 | |
| Total ajouté à la Pacha 3 | 229,2 | annuité et entretien 14,4 M€ par an |
| Résultat | Pacha 3 | Sky Artesia |
| Électricité vendue | 1 429 GWh | 1 721 GWh |
| Vendue les jours de forte demande | 73 GWh | 165 GWh |
| Valeur moyenne du MWh vendu | 102,5 € | 109,2 € |
| Eau gratuite arrivée en haut | la pluie | la pluie plus 63 millions de m³ de source |
| Énergie gardée en haut | 15 GWh | 62 GWh |
| Jours de lac vide | 136 | 7 |
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6. OÙ ELLE VA
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Il faut trois choses ensemble : un rempart de 1 500 m au-dessus d'une côte et d'une grande ville, comme toutes les Pacha 3 ; une nappe captive dont la pression porte l'eau jusqu'au lac ; et un grand réseau qui déborde à midi et le week-end. Les candidats sont les massifs volcaniques côtiers, où des murs de lave imperméables enferment l'eau sous pression (les Canaries, qui la captent déjà par galeries, Madère, La Réunion, les Açores, Hawaï), et les côtes calcaires où une nappe passe sous une couche de marnes (le mont Liban, l'Adriatique et les Dinarides, la Crète). Ce sont des candidats : un forage d'essai et un an de mesures de pression disent si la source tient. Les sites des Pacha 3 sont sur la page des
emplacements des Pacha et des Gold.
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7. POINTS DE VIGILANCE
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La pression baisse si l'on prend trop. Le débit retenu est celui que la nappe tient sans que sa pression baisse : un capteur de pression sur chaque forage, et la vanne se ferme d'elle-même si la pression descend.
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La hauteur réelle du niveau piézométrique. Si la pression ne porte pas l'eau jusqu'au lac, elle arrive dans le bassin haut ou se relève de quelques mètres par la station de relevage, ce qui coûte peu à 1 500 m.
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La température et la chimie. L'eau artésienne profonde peut être tiède et chargée en minéraux : analyse avant tout projet, et inox ou revêtements adaptés pour les conduites.
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Les autres usagers. La nappe sert peut-être déjà à boire : la Sky Artesia passe après eux, et l'eau qu'elle turbine ressort douce en bas pour la ville.
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Tout ce qui vaut pour la Sky 3 : la place du lac du bas sur la côte, le premier remplissage, l'eau de mer jamais pompée vers le lac, les prix qui bougent.
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8. LES BONNES IDÉES DE LA SKY ARTESIA
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* L'eau qui aide une Sky est celle qui arrive en haut : une source artésienne dont la pression la porte jusqu'au lac vaut 3,7 kWh par m³ à 1 500 m, sans pompe.
* La source et la Sky se renforcent : l'eau gratuite remplit la réserve que les pompes n'ont plus à remplir, 8,1 M€ par an de plus que la somme des deux.
* On ne prend à une nappe captive que ce qu'elle rend, pression mesurée en continu : la leçon du Grand Bassin artésien, et jamais d'eau fossile.
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SOURCES
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Le modèle horaire des Sky (Python, sans bibliothèque)
Hydroloop V18 Sky 3, la base de l'Artesia
Hydroloop V17 Gold 4, les grandes sources sur les Pacha
Hydroloop V16 Pacha 3
CNRS Le journal : Aquifères artésiens, une source d'eau inépuisable ? (l'Artois en 1126, la pression partagée entre les puits, l'Albien qui se renouvelle à 40 %)
Futura : le puits artésien
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