Hydroloop et l'eau des villes : la station d'épuration en amont, l'eau usée traitée qui se turbine et se réutilise, les lacs Hydroloop comme réservoirs d'irrigation par gravité. Le croisement de 58 502 stations d'épuration avec le relief du monde : 5,6 TWh par an là où la chute existe, 2 TWh dans les régions du plan, et une eau qui vaut plus que ses kWh. 23/10/26
Toutes les centrales Hydroloop sont construites près d'une ville, puisqu'elles la servent. Or chaque ville a une station d'épuration, qui rejette toute l'année, nuit et jour, 150 à 250 litres d'eau traitée par habitant et par jour. Si cette station est plus haute que le bassin bas de la centrale, son eau se turbine en passant ; si elle est plus haute que le bassin haut, elle y entre, attend et se vend à la pointe du soir ; si elle est au niveau du bassin bas, elle reste la meilleure eau d'appoint des centrales en circuit fermé. Cette page dit ce que ça vaut, m³ par m³, où ça marche et où ça ne marche pas, avec le croisement des 58 502 stations d'épuration de la base mondiale HydroWASTE et du relief à 1 km : la réponse est petite en TWh, 5,6 par an pour le monde, mais là où la chute existe c'est le GWh le moins cher du site, et l'eau elle-même vaut cinq à quinze fois ses kWh. Elle ouvre ensuite quatre pistes qui vont plus loin que la station : apporter l'épuration aux villes qui n'en ont pas, faire des lacs Hydroloop les réservoirs de l'irrigation par gravité, faire de la station la cliente de la centrale, et déplacer le pompage de l'eau potable des villes vers les heures de surplus, avec un château d'eau à deux étages sur le versant. Tout ce qui suit sera repris dans le prochain plan mondial.
Code du schéma (Python, libre) : schema_hydroloop_eaux_usees.py ; le croisement : croisement_stations_epuration_hydroloop.py (arguments : le fichier HydroWASTE_v10.csv, le fichier GTOPO30 reformaté gtopo.bin, le rayon en km, le seuil de chute en m) ; ses résultats : stations_epuration_monde_chute_100m_plus.csv (les 11 287 stations du monde qui ont 100 m de chute à moins de 10 km, avec coordonnées, débit, altitude, chute et GWh) et croisement_188_sites_stations_epuration.csv (les 188 sites de la page des emplacements avec leurs stations)
Les pages liées : V14 Soleil | V12, l'impluvium | V16 Pacha 2 | V17 Gold 2 | V18 Sky 2 | V19 Station Castle, la Sky 2 avec les deux services | les 188 emplacements | le plan mondial Artesia
Code du schéma (Python, libre) : schema_hydroloop_eaux_usees.py ; le croisement : croisement_stations_epuration_hydroloop.py (arguments : le fichier HydroWASTE_v10.csv, le fichier GTOPO30 reformaté gtopo.bin, le rayon en km, le seuil de chute en m) ; ses résultats : stations_epuration_monde_chute_100m_plus.csv (les 11 287 stations du monde qui ont 100 m de chute à moins de 10 km, avec coordonnées, débit, altitude, chute et GWh) et croisement_188_sites_stations_epuration.csv (les 188 sites de la page des emplacements avec leurs stations)
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1. L'IDÉE, ET LE PRÉCÉDENT DE GUADALAJARA
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L'idée tient en une phrase : l'eau qui sort d'une station d'épuration est de l'eau propre, constante, gratuite, et elle est quelque part en altitude ; si cet endroit est plus haut que le bassin bas d'une Hydroloop, les mètres qui les séparent sont de l'énergie qu'on laisse tomber, et l'eau qui arrive en bas est en plus de l'eau d'appoint qu'on n'a pas à aller chercher. Le site n'en parlait presque pas : une mention sur la page de la V14 Soleil, pour le premier remplissage. Elle mérite mieux, parce que quelqu'un l'a déjà faite en grand.
À Guadalajara, au Mexique, la station d'épuration Agua Prieta, 8,5 m³/s de capacité, la plus grande du pays, a été construite au bord de la barranca du Río Santiago, et son eau traitée est envoyée à la centrale hydroélectrique Valentín Gómez Farías, dite aussi Agua Prieta, dans le canyon, avant de ressortir propre dans la rivière. La station a été conçue pour produire l'énergie de son propre fonctionnement. C'est exactement le schéma de cette page : une métropole de 5 millions d'habitants sur un plateau à 1 500 m, un canyon à côté, et l'eau de la ville qui redescend par une turbine au lieu d'un déversoir. Le croisement de la section 4 la classe deuxième du monde.
Le même mécanisme existe à plus petite échelle depuis longtemps : les turbines sur conduite d'eau potable, par centaines en Suisse et en Autriche, où l'eau d'une source de montagne produit en descendant vers le village ; et quelques turbines sur le rejet de stations d'épuration en pente. Rien de neuf à inventer, seulement à placer.
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2. LES CHIFFRES DE BASE : CE QUE VAUT UN M³ QUI TOMBE
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Une ville rejette 150 à 250 litres d'eau traitée par habitant et par jour, 200 en moyenne dans un pays équipé, avec les eaux industrielles raccordées et une part d'eaux de pluie. Le débit est presque constant sur l'année, un peu plus fort le matin et le soir, plus fort les jours de pluie quand les réseaux sont unitaires. Un m³ qui tombe de H mètres rend 9,81 x H / 3 600 kWh au rendement de 100 %, soit 2,72 Wh par mètre ; avec une Pelton, 85 % pour une petite machine, 90 % pour la grande Pelton d'une Hydroloop.
Ce que ça coûte, en série et aux prix de 2026 : une conduite en fonte ou en PEHD de 0,6 à 0,9 M€ par km pour 1 m³/s (DN 600), 1,2 à 1,8 M€ par km pour 3 m³/s (DN 1000) ; une Pelton de 1 à 10 MW avec son bâtiment et son raccordement, 900 à 1 500 € par kW. Une ville de 400 000 habitants à 300 m au-dessus du bassin bas et à 3 km : 2,5 M€ de conduite, 3,5 M€ de Pelton, 6 M€ pour 2,65 MW et 23 GWh par an, 2,1 M€ de recette à 90 €/MWh, remboursés en trois ans, 0,26 M€ par GWh annuel là où la V14 est à 0,41 et le panneau hybride à 0,63. Quand la chute existe, c'est le GWh le moins cher du site, et le plus sûr : un débit qui ne dépend ni du vent ni du soleil ni de la pluie.
Trois faits de physique qui ferment les mauvaises pistes :
* L'énergie d'un m³ est fixée par la différence d'altitude entre l'endroit où il entre dans la centrale et l'endroit où il la quitte, quel que soit le chemin. Faire entrer l'eau par le bassin haut plutôt que par une conduite directe vers le bassin bas ne donne pas un kWh de plus : station → bassin haut → bassin bas vaut station → bassin bas. Ce que le bassin haut apporte, c'est le moment : l'eau attend et se turbine à la pointe du soir, 130 €/MWh au lieu de 30 ou 90, par la grande Pelton à 90 % et sans turbine à acheter.
* Ne jamais remonter cette eau pour la turbiner : monter 300 m coûte 1,03 kWh par m³ (pompe à 87 %), redescendre en rend 0,74. Turbiner deux fois sur la même descente partage la même chute, et repomper pour turbiner encore perd 29 % à chaque tour. La seule remontée qui se paie est celle de la Sky, aux heures où l'électricité ne vaut rien, et la Sky n'a pas besoin de cette eau pour ça : elle lui apporte du volume, pas de l'énergie.
* L'appoint, lui, compte en sens inverse : dans une centrale en circuit fermé, chaque m³ d'évaporation remplacé par de l'eau qui arrive déjà en haut est un m³ qu'on n'a pas à remonter, 1,03 kWh économisé ; mais l'appoint d'une V14 Soleil n'est que de 220 000 m³ par an, 230 MWh, l'épaisseur du trait. La vraie valeur de l'appoint est ailleurs : le premier remplissage, 900 000 m³, qui prend deux à cinq ans de pluie et six semaines avec la station d'une ville de 100 000 habitants.
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3. LES CINQ CAS, ET LES RÈGLES
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Les règles qui valent pour les cinq cas :
* L'eau usée traitée n'entre jamais dans un bassin ou un lac réservé à l'eau d'une ville ou aux fortes chaleurs (le bassin bas d'eau douce des Sky 3 et Artesia, le lac des Pacha 3 qui sert une ville côtière).
* Dans un bassin ouvert au soleil, les nitrates et les phosphates d'un effluent secondaire font des algues : soit la station a un traitement tertiaire, soit les bassins sont couverts comme sur la V9 et la V14 Soleil, soit l'eau va directement au bassin bas et repart vers la vallée comme sur une Pacha.
* La Pelton n'aime ni le sable ni les filasses : un dégrillage fin et un dessableur à la sortie de la station, ce qu'une station moderne a déjà.
* L'eau reste celle de la ville : elle ressort en bas, dans la rivière ou vers les champs, au même endroit qu'avant ou mieux régulée ; le comité de bassin décide, et les usagers d'aval passent d'abord.
* Et la règle d'or : on ne construit la conduite que pour la chute qui existe. Au-dessous de 50 m, la station reste une source d'eau, pas d'énergie.
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4. LE CROISEMENT MONDIAL : 58 502 STATIONS CONTRE LE RELIEF
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Pour savoir où la chute existe, le croisement a pris deux bases publiques. HydroWASTE v1.0 (université McGill, 2022, CC BY 4.0) recense 58 502 stations d'épuration du monde avec leurs coordonnées, la population raccordée et le débit traité : 521 millions de m³ par jour, 190 km³ par an, un peu plus de la moitié des eaux usées urbaines de la planète (360 km³). GTOPO30 (USGS) donne l'altitude du monde par mailles de 30 secondes d'arc, environ 1 km. Pour chaque station, le script compare son altitude au point le plus bas à moins de 10 km (la mer compte pour zéro) : la différence est la chute qu'une conduite et une Pelton de pluie peuvent exploiter, plafonnée à 1 500 m. Trois lectures : optimiste (l'altitude de la maille de la station), de base (l'altitude la plus basse des neuf mailles autour, pour ne pas surestimer une station en fond de vallée qu'une maille de 1 km place à mi-pente), prudente (seulement les chutes de 150 m et plus). Rendement 0,88, l'énergie comptée au fil de l'eau.
Ce que les chiffres disent : la chute est rare parce que les égouts coulent par gravité et que la station est au point bas de sa ville. Seulement 8 % du potentiel vient de stations côtières, parce que même dans les villes étagées du littoral (Rio, Hong Kong, Gênes, le littoral de São Paulo) la station est au niveau de la mer. Les cas qui marchent sont les villes de plateau au bord d'un escarpement et les petites stations de montagne, nombreuses mais à 0,1 à 0,5 m³/s. Par pays, en lecture de base :
Les trente premières stations du monde, en lecture de base (la ville la plus proche est donnée pour les stations que la base ne nomme pas) :
Lecture : la première, Atotonilco de Tula, est la station géante de Mexico (21,6 m³/s), qui ne gagne que 83 m vers la vallée de Tula mais sur un débit énorme ; la deuxième est Agua Prieta, celle qui le fait déjà ; viennent ensuite les villes de plateau du monde tropical et andin (Bandung, Caracas et ses Altos, Quito, Xalapa, Cobán, Chimaltenango, Campos do Jordão, Amman, Tepic), les Alpes (Bolzano, les stations de vallée), Johannesburg et son escarpement, et deux grandes stations de plaine côtière à chute faible mais débit fort (Marseille, Los Angeles). Les stations à 600 m et plus de chute sont presque toutes des villes de moins d'un million d'habitants sur un rebord de plateau : c'est le portrait-robot du site idéal.
Les limites du croisement, à lire avant de citer un chiffre :
* La couverture de HydroWASTE : 34 km³ par an en Chine et 8,5 en Inde, soit le tiers ou la moitié de ce qui y est traité, et presque rien en Afrique hors Afrique du Sud, ni en Iran, ni au Pakistan. Corrigé de la couverture, le monde est plutôt à 8 à 10 TWh.
* La position des stations : quelques-unes sont placées au centre de leur ville ou de leur agglomération plutôt que sur la station elle-même. Marseille en est un exemple : la base la met dans les collines du sud, la station Géolide est au niveau de la mer, sous le stade. D'où la lecture prudente et la règle d'aller mesurer.
* Le relief à 1 km lisse les versants : il sous-estime la chute d'une station au bord d'une falaise et surestime celle d'une station en fond de gorge. Et il ne voit pas les fosses de mines et de carrières, donc le cas E n'est pas mesuré ici : c'est un complément, sans doute 1 à 3 TWh.
* Le volume traité dans le monde augmentera d'un tiers d'ici 2050, et la plupart des nouvelles stations se construiront dans les pays où la chute est la plus fréquente, l'Inde, l'Indonésie, l'Afrique de l'Est, les Andes.
Tout compris : 8 à 15 TWh par an vers 2050, de 640 à 1 500 MW continus. C'est un dix-millième du plan mondial. Ce n'est pas une ligne du plan ; c'est une option de site, qui se paie en deux ou trois ans là où elle existe, et qui existe déjà au Mexique.
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5. LES 188 SITES DU PLAN : OÙ LA STATION EST DÉJÀ LÀ
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Le même croisement a été passé sur les 188 sites nommés de la page des meilleurs emplacements, chaque station étant comptée sur son propre relief et rattachée à la ville servie par le site (rayon de 40 km, ou la distance de la ville au site plus 20 km). Résultat : 172 des 188 sites ont au moins une station d'épuration à portée (c'est l'appoint, disponible presque partout) ; 113 en ont une avec 150 m de chute et plus, dont 29 des 49 sites de priorité A ; 2 442 stations en tout, 5,2 km³ par an, 2,0 TWh par an en lecture de base (1,2 prudente, 2,6 optimiste), 228 MW continus.
Les vingt sites les mieux servis :
Lecture : Johannesburg domine parce que le Highveld est un plateau à 1 500 à 1 800 m dont les stations (Northern Works, 5,3 m³/s, Waterval) sont au bord de vallées qui descendent de 100 à 170 m, et que trois sites du plan s'y rattachent ; Guadalajara suit avec Agua Prieta ; puis les Alpes, où des dizaines de petites stations de vallée ont 500 m de chute mais 0,1 à 0,3 m³/s ; Bandung, Quito, Osaka, Guatemala, Amman, Téhéran, Marseille, Lima, Puebla. Pour un site A comme Tehachapi au-dessus de Los Angeles, la station Tillman (2,6 m³/s, 158 m) vaut 31 GWh par an : la Pelton de pluie d'une V14 y a un débit garanti. Les sites sans station à chute (Sahara, nord du Chili, Arabie intérieure) sont ceux des V14 Soleil, pour lesquelles le cas C suffit : l'appoint.
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6. LES VILLES SANS STATION : L'HYDROLOOP APPORTE L'ÉPURATION
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Dans le monde, 44 % des eaux usées domestiques ne sont pas traitées correctement (indicateur 6.3.1 des Nations unies, 56 % traitées en 2020), et des milliers de villes moyennes des pays où le plan construit le plus, l'Inde, l'Indonésie, l'Afrique, l'Amérique latine, rejettent leurs égouts bruts dans la rivière. Une Hydroloop qui arrive à côté d'une telle ville est l'occasion de construire la station qui manque, parce qu'elle a trois choses que la ville n'a pas : un maître d'ouvrage, de l'électricité derrière le poste, et une valeur pour l'eau qui sort. Le raisonnement est gagnant-gagnant : on nettoie une eau qui ne l'aurait pas été, et on la turbine ensuite.
Ce que ça coûte et ce que ça rend, par équivalent-habitant (EH, 150 litres par jour, 55 m³ par an) :
Face à ces coûts, ce que l'eau rend : 55 m³ par EH et par an, soit 40 kWh par an en tombant de 300 m, 3,6 € ; et 16 € par an si elle est vendue 0,30 € le m³ à l'irrigation ou à l'industrie d'un pays sec. L'énergie seule ne paie jamais la station ; l'eau vendue plus l'énergie remboursent un lagunage en une douzaine d'années, ce qui est le rythme d'un équipement public. D'où les conditions pour que ce soit vraiment « tout bénéfice » :
* La ville est au-dessus du lac de pluie ou du bassin haut, ou au moins au-dessus du bassin bas, et à quelques kilomètres : on ne va pas chercher l'eau loin, la conduite est courte.
* L'eau est domestique, pas industrielle : pas de métaux, pas de tannerie, pas de teinturerie ; une eau très polluée demande une station chère et ne doit pas entrer dans nos bassins.
* Le traitement est extensif et sobre, lagunage ou filtres plantés, là où la place existe ; il consomme presque rien, se tient avec deux personnes, et sa sortie désinfectée par le soleil convient à l'irrigation.
* La sortie va de préférence au lac du haut, ce qui donne le stockage et la vente à la pointe ; mais elle n'y va qu'avec un traitement tertiaire ou un lagunage long en bout de chaîne. Sinon, elle va au bassin bas ou directement à la vallée, et la ville y gagne quand même une rivière propre.
* Le climat est sec ou saisonnier : c'est là que l'eau vaut 0,3 € et plus, et que le lac Hydroloop, qui garde l'eau de la saison humide pour la saison sèche, change quelque chose pour les champs d'aval.
Pour le plan mondial, ce chapitre ne compte pas en TWh : il compte en villes assainies. Une station de 50 000 EH construite avec chaque Pacha ou chaque V14 des pays du Sud, c'est 3 000 stations et 150 millions de personnes raccordées à l'horizon du plan, pour 10 à 15 milliards d'euros, soit 0,1 % du plan, payés en partie par l'eau et par l'énergie. C'est une raison de construire qui n'est pas climatique, de celles que le site cherche depuis le début.
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7. L'IRRIGATION : LES LACS HYDROLOOP COMME RÉSERVOIRS PAR GRAVITÉ
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L'agriculture prend 70 % de l'eau prélevée dans le monde, 2 800 km³ par an sur 4 000, presque toute pour l'irrigation ; l'industrie 19 %, les villes 11 %. Et une grande part de cette eau d'irrigation est pompée : dans une nappe à 30, 50, 100 m de profondeur, ou dans une rivière plus basse que les champs. L'Inde seule dépense de l'ordre de 200 TWh par an d'électricité pour ses pompes agricoles, un cinquième de sa consommation, plus le gazole des pompes isolées ; le Pakistan, la Chine du Nord, l'Iran, le Mexique, la Californie suivent. Pomper un m³ de 50 m de profondeur coûte 0,25 à 0,30 kWh, de 100 m 0,5 kWh. C'est une part du réchauffement que l'on mesure, et c'est là que les lacs Hydroloop ont quelque chose à offrir.
Une Pacha ou une Gold rend déjà son eau à la vallée, régulée : 82 à 200 millions de m³ par an pour une Pacha 1, 300 à 570 pour une Pacha 2 ou une Gold 2, écrêtés en crue et rendus en étiage, et le plan compte 410 km³ par an d'eau régulée. Ce que cette page ajoute, c'est la façon de la rendre quand les champs sont plus bas que la centrale :
* L'eau sort du bassin bas par une conduite vers les champs, et les mètres qui restent se turbinent avant la vente : c'est la petite turbine basse chute de la page Sky 2, 2,1 MW par tranche de 10 m pour 25 m³/s, rentable au-dessus de 20 m de dénivelé.
* Ce qui reste de pression après la turbine est la pression d'irrigation : 1 bar par 10 m de dénivelé. Le goutte-à-goutte veut 1 à 3 bars, l'aspersion 3 à 5 : des champs 30 à 50 m sous la sortie reçoivent une eau sous pression sans aucune pompe, ce qui est le premier poste de dépense d'un périmètre irrigué moderne.
* Pour l'agriculteur, c'est plus simple qu'un forage et une facture d'électricité : une prise sur une conduite, un compteur, un prix au m³ ; et pour la nappe, c'est autant de pompage en moins, donc une nappe qui remonte.
* Pour la centrale, c'est une seconde recette : l'eau de canal se vend 0,02 à 0,10 € le m³ dans les périmètres d'Espagne, du Maroc ou du Mexique, l'eau sous pression plus cher, l'eau traitée réutilisée 0,30 € et plus dans les pays où elle manque. Une Pacha 2 qui vendrait la moitié de ses 300 millions de m³ régulés à 0,03 € en tirerait 4 à 5 M€ par an, 4 % de la recette électrique d'une Gold 2 ; à 0,10 €, 15 M€. Et une V14 Soleil à côté d'une ville de 100 000 habitants, 8 millions de m³ d'eau traitée par an à 0,30 €, 2,4 M€, 5 % de sa recette, pour une conduite.
* Pour le climat, l'énergie évitée compte comme de l'énergie produite : si un dixième des 410 km³ régulés du plan remplace de l'eau pompée à 50 à 100 m, ce sont 12 à 20 TWh par an d'électricité et de gazole en moins, deux à trois fois ce que toutes les stations d'épuration du monde peuvent turbiner. C'est le chiffre à retenir pour le prochain plan : les lacs Hydroloop valent plus comme châteaux d'eau que comme turbines d'effluent.
Les conditions : des champs plus bas que le bassin bas et à moins d'une dizaine de kilomètres, un périmètre irrigué organisé ou à organiser (association d'irrigants, agence de bassin), et une eau dont la qualité convient aux cultures : l'eau de pluie et de rivière d'une Pacha sans restriction, l'eau usée traitée selon les règles locales (en Europe le règlement de 2020 sur la réutilisation, quatre classes de qualité selon la culture). Sur un site sec, l'eau de la station, stockée dans le lac de la centrale aux heures de surplus et rendue en été, c'est la réutilisation avec son réservoir saisonnier compris, ce qui manque partout où on essaie de la faire.
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8. CE QUE LA STATION APPORTE ENCORE : CLIENTE, CHALEUR, ET QUELQUES IDÉES
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* La station comme cliente. Épurer coûte 0,3 à 0,6 kWh par m³ : la station d'épuration est souvent le premier consommateur d'électricité d'une commune, et le monde y dépense de l'ordre de 100 TWh par an, presque autant que ce que tout l'effluent du monde rendrait en tombant de 300 m. Une station raccordée derrière le poste de l'Hydroloop, alimentée en direct, avec son aération pilotée comme la charge pilotable de 3 MW de la V10, c'est un client continu, jour et nuit, à côté de chaque centrale urbaine, et quand la chute existe, son eau qui redescend par la Pelton lui paie sa facture : la station qui se paie son électricité en descendant, ce qu'Agua Prieta promettait.
* La chaleur de l'effluent. L'eau qui sort d'une station est à 12 à 20 °C toute l'année, hiver compris : les pompes à chaleur sur effluent chauffent déjà des quartiers à Zurich, Oslo, Vancouver, Helsinki. Une V15 ou une Titan Claudia à côté d'une station a sa source chaude l'hiver et son puits froid l'été, pour le froid urbain que la V15 rend à ses habitants.
* Le ruissellement des quartiers hauts. Dans une ville étagée, l'eau de pluie des toits et des rues du haut se collecte par gravité ; dirigée vers le lac de pluie plutôt que vers les égouts du bas, elle grossit l'impluvium et soulage la station. Après un premier flot d'orage à écarter, c'est de l'eau de pluie, la même que celle de la montagne.
* Les boues. Une station de ville produit du biogaz ; le groupe électrogène au biogaz est un démarrage autonome de plus pour la centrale, et un secours pour ses pompes.
* Les fosses comme lagunes. Dans une mine ou une carrière, une des fosses secondaires, étanchée d'argile, est un bassin de lagunage tout fait, à côté du bassin bas.
* Le dessalement côtier. Une V15 qui dessale (page V15) et une station qui réutilise sont les deux moitiés d'une même eau de ville : ce que la station rend à l'irrigation, le dessalement n'a pas à le produire.
* Idée incertaine, à vérifier avant de s'en servir : le lac de pluie d'une Pacha comme finition d'épuration. Un séjour de plusieurs semaines dans un grand plan d'eau est un traitement tertiaire naturel, azote, phosphore et pathogènes baissent ; pour une petite ville à traitement secondaire, passer par le lac avant la rivière pourrait valoir une station tertiaire. Mais c'est une eau chargée dans un lac à ciel ouvert, algues et odeurs possibles, réglementation à écrire, jamais dans les versions fermées ni dans les lacs qui servent une ville.
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9. LE CHÂTEAU D'EAU DE LA VILLE : L'EAU POTABLE POMPÉE AUX HEURES DE SURPLUS
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Un château d'eau ou un réservoir de tête fait quatre à vingt-quatre heures de consommation, rarement plus : il lisse la journée, pas la semaine. Les régies pompent souvent la nuit parce que le tarif y est moins cher, mais à heures fixes, sans regarder le marché ni le vent ; dans beaucoup de pays elles pompent quand le réservoir baisse, c'est tout. Or l'eau potable coûte 0,3 à 1 kWh par m³ (captage, traitement, refoulement), 1 à 2 % de l'électricité d'un pays, de l'ordre de 200 TWh par an dans le monde. Décaler ce pompage vers les heures de surplus, c'est le travail de la Sky, mais avec l'eau de la ville au lieu de la nôtre : un client continu qui accepte d'attendre deux jours, la plus grosse charge pilotable qui existe à côté de chaque centrale urbaine.
Code du schéma (Python, libre) : schema_hydroloop_chateau_eau.py
Trois pièges, qui disent où ne pas mettre l'eau :
* Jamais plus haut que le réseau n'en a besoin. Un réseau de ville veut 3 à 6 bars, donc un réservoir 30 à 60 m au-dessus de la ville. Monter l'eau potable à 300 m pour la turbiner sur 240 m en redescendant est l'aller-retour perdant de la section 2, 1,03 kWh dépensé par m³ pour 0,74 récupéré : le bassin haut de l'Hydroloop est cinq fois trop haut pour ce service.
* Jamais d'eau potable dans un bassin ouvert : le bassin haut, le lac de pluie, le lac du bas ne sont pas potables. Le réservoir de ville est couvert, fermé, désinfecté.
* La turbine ne récupère que l'excédent de pression : quand une source ou un réservoir est trop haut pour le quartier qu'il sert, on remplace la vanne de réduction de pression par une turbine, 50 à 500 kW, comme on le fait par centaines dans les réseaux suisses et autrichiens. C'est tout ce qu'il y a à turbiner sur l'eau potable, et ça ne se pompe jamais pour ça.
Le bon dessin tient en deux étages d'eau sur le versant de la centrale :
* En haut, l'eau brute, pas potable, dans le lac de pluie d'une Pacha ou un bassin d'eau brute dédié : c'est l'eau de la ville avant traitement, remontée depuis la rivière, le lac du bas ou le captage aux heures de surplus avec nos éoliennes et nos panneaux, gardée des semaines, et redescendue vers l'usine de potabilisation au pied de la centrale en se turbinant sur toute la chute. Là, la turbine est légitime : l'eau devait de toute façon redescendre à l'usine. La Pacha 3 le fait déjà pour sa ville côtière, avec l'eau de pluie ; on y ajoute l'eau remontée et le pilotage par les prix.
* En bas, l'eau potable, dans un réservoir couvert posé sur le versant à 40 à 80 m au-dessus de la ville, dimensionné pour deux ou trois jours de consommation au lieu de douze heures, rempli par les pompes de la régie alimentées en direct derrière notre poste aux heures où le kWh ne vaut rien ; distribution par gravité, turbine de récupération là où la pression est en trop.
Ce que ça pèse pour le réseau : la charge pilotable de 3 MW de la V10 était un client industriel à trouver ; le pompage de l'eau potable est un client qui existe déjà dans chaque ville, et qui peut s'arrêter deux jours. Sur les 1 000 villes des V15 et les villes des Pacha, ce sont 5 à 15 GW de souplesse et 50 à 100 TWh par an de pompage déplacés vers les heures de surplus : pas de l'énergie produite, mais de la souplesse de la même famille que les Sky, qui absorbe le surplus du réseau sans construire de lac du bas. Et il y a des cas géants : Mexico fait monter son eau de 1 100 m depuis le système Cutzamala, 15 m³/s, de l'ordre de 2 TWh par an de pompage que personne ne pilote au prix du kWh ; Los Angeles, Lima, Amman, Le Cap ont leurs équivalents.
Les conditions : une régie qui accepte de confier son pompage à un signal de prix (ce que font déjà les grandes régies sur les tarifs de nuit), un versant à 40 à 80 m au-dessus de la ville pour poser le réservoir, et la place d'un bassin d'eau brute en haut quand la ville n'a pas de Pacha. En résumé, l'Hydroloop ne devient pas le château d'eau de la ville : elle devient le fournisseur d'électricité de son pompage aux heures creuses et l'hôte de ses deux réservoirs, l'eau brute en haut, l'eau potable à 50 m.
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10. CE QUE ÇA CHANGE POUR LE PROCHAIN PLAN MONDIAL
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En électricité produite : 2 TWh par an sur les régions des 188 sites, 6 dans le monde aujourd'hui, 8 à 15 en 2050. Un dix-millième du plan : à ne pas inscrire comme une ligne de production, pour ne pas donner l'impression de gratter les fonds de tiroir. En revanche, le prochain plan peut compter trois choses que celui-ci ne compte pas :
* L'eau vendue, seconde recette des Pacha, des Gold et des V14 Soleil : 2 à 15 M€ par an et par centrale selon le pays et le prix, sans investissement autre qu'une conduite et un compteur.
* L'énergie évitée par l'irrigation gravitaire : 12 à 20 TWh par an si un dixième de l'eau régulée du plan remplace de l'eau pompée, à présenter à part, comme une économie, jamais additionnée à la production.
* Les villes assainies : une station par centrale des pays du Sud là où il n'y en a pas, 3 000 stations, 150 millions de personnes, 10 à 15 milliards d'euros, payés en partie par l'eau et l'énergie.
* Le pompage de l'eau potable des villes du plan déplacé vers les heures de surplus : 5 à 15 GW de charge pilotable et 50 à 100 TWh par an, à compter avec les Sky dans la souplesse du réseau, pas dans la production.
Et un critère de plus sur la page des emplacements, déjà écrit : l'altitude de la station d'épuration la plus proche, contre celle du bassin bas. Le croisement dit où regarder en premier : Johannesburg, Guadalajara, Mexico, Bandung, Quito, Caracas, Amman, Téhéran, Puebla, Osaka, les Alpes, Marseille, Los Angeles.
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11. LES SEPT RÉSERVES
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* Les chiffres du croisement sont des potentiels, pas des mesures : une base de stations incomplète et parfois mal positionnée, un relief à 1 km. Chaque site se vérifie avec l'altitude réelle du rejet de la station et un profil de conduite.
* Les prix de l'eau sont ceux des périmètres irrigués équipés ; dans beaucoup de pays l'eau agricole ne se paie pas, ou presque. La seconde recette dépend d'un contrat et d'un compteur, pas de la physique.
* La réutilisation d'eau usée traitée a ses règles sanitaires, différentes selon les pays et les cultures ; la page ne les remplace pas.
* Les algues et les odeurs dans un bassin ouvert sont la vraie contrainte du cas A : couverture, traitement tertiaire ou passage direct au bassin bas.
* L'énergie évitée par l'irrigation gravitaire (12 à 20 TWh) suppose qu'un dixième de l'eau régulée remplace de l'eau pompée en profondeur ; c'est une hypothèse, et elle dépend du relief des plaines d'aval.
* Une station qui ferme ou une ville qui change d'exutoire change le débit : la conduite se dimensionne sur le débit garanti par contrat, pas sur la capacité nominale.
* Le château d'eau de la section 9 suppose qu'une régie accepte de piloter son pompage au prix du kWh et un versant à la bonne hauteur ; les 5 à 15 GW et 50 à 100 TWh sont une capacité de souplesse, pas une économie garantie, et l'eau potable reste sous la responsabilité de la régie, jamais dans nos bassins.
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12. CONCLUSION
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L'eau des villes tombe au bon endroit plus rarement qu'on ne l'espérait, mais quand elle tombe, elle est le GWh le plus sûr et le moins cher du site, et Guadalajara le prouve. Le croisement de 58 502 stations avec le relief donne 11 287 stations à 100 m de chute et plus, 5,6 TWh par an, 2 dans les régions du plan, et la liste de celles par lesquelles commencer. Au-delà des kWh, trois choses valent plus : l'eau d'appoint, disponible sur 172 des 188 sites et qui remplit une centrale fermée en six semaines ; l'eau vendue, à l'irrigation et à l'industrie, cinq à quinze fois le prix de ses kWh, avec les lacs Hydroloop comme réservoirs saisonniers et la gravité comme pompe ; et la station elle-même, apportée aux villes qui n'en ont pas, cliente de la centrale et source de chaleur pour la ville. Et la quatrième, le pompage de l'eau potable déplacé vers les heures de surplus, deux étages d'eau sur le versant, l'eau brute en haut et l'eau potable à 50 m, qui fait de chaque régie un client qui peut attendre deux jours. Le prochain plan mondial comptera ces quatre-là, et laissera les TWh de l'effluent là où ils sont : dans la marge, en bonus de site.
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SOURCES
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Le script du croisement (Python, numpy), ses 11 287 stations et les 188 sites
Ehalt Macedo et al., HydroWASTE : distribution and characteristics of wastewater treatment plants within the global river network, ESSD 2022 (CC BY 4.0)
HydroSHEDS : la base HydroWASTE v1.0
USGS : GTOPO30, le relief du monde à 30 secondes d'arc
iAgua : la station Agua Prieta de Guadalajara et la centrale hydroélectrique Valentín Gómez Farías
ONU-Eau : Progress on wastewater treatment, indicateur 6.3.1, 56 % des eaux usées domestiques traitées en 2020
FAO Aquastat : les prélèvements d'eau du monde, 70 % pour l'agriculture
Règlement (UE) 2020/741 sur les exigences minimales pour la réutilisation de l'eau
Les meilleurs emplacements du monde pour les grandes Hydroloop, les 188 sites
Hydroloop V14 Soleil, l'eau des sites secs, V16 Pacha 2, l'eau régulée, V18 Sky 2, la petite turbine basse chute
Les bonnes idées du site
Olivier Muhleisen en collaboration avec Claude (Anthropic), octobre 2026. Plans libres de droit, open source, CC BY 4.0.
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1. L'IDÉE, ET LE PRÉCÉDENT DE GUADALAJARA
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L'idée tient en une phrase : l'eau qui sort d'une station d'épuration est de l'eau propre, constante, gratuite, et elle est quelque part en altitude ; si cet endroit est plus haut que le bassin bas d'une Hydroloop, les mètres qui les séparent sont de l'énergie qu'on laisse tomber, et l'eau qui arrive en bas est en plus de l'eau d'appoint qu'on n'a pas à aller chercher. Le site n'en parlait presque pas : une mention sur la page de la V14 Soleil, pour le premier remplissage. Elle mérite mieux, parce que quelqu'un l'a déjà faite en grand.
À Guadalajara, au Mexique, la station d'épuration Agua Prieta, 8,5 m³/s de capacité, la plus grande du pays, a été construite au bord de la barranca du Río Santiago, et son eau traitée est envoyée à la centrale hydroélectrique Valentín Gómez Farías, dite aussi Agua Prieta, dans le canyon, avant de ressortir propre dans la rivière. La station a été conçue pour produire l'énergie de son propre fonctionnement. C'est exactement le schéma de cette page : une métropole de 5 millions d'habitants sur un plateau à 1 500 m, un canyon à côté, et l'eau de la ville qui redescend par une turbine au lieu d'un déversoir. Le croisement de la section 4 la classe deuxième du monde.
Le même mécanisme existe à plus petite échelle depuis longtemps : les turbines sur conduite d'eau potable, par centaines en Suisse et en Autriche, où l'eau d'une source de montagne produit en descendant vers le village ; et quelques turbines sur le rejet de stations d'épuration en pente. Rien de neuf à inventer, seulement à placer.
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2. LES CHIFFRES DE BASE : CE QUE VAUT UN M³ QUI TOMBE
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Une ville rejette 150 à 250 litres d'eau traitée par habitant et par jour, 200 en moyenne dans un pays équipé, avec les eaux industrielles raccordées et une part d'eaux de pluie. Le débit est presque constant sur l'année, un peu plus fort le matin et le soir, plus fort les jours de pluie quand les réseaux sont unitaires. Un m³ qui tombe de H mètres rend 9,81 x H / 3 600 kWh au rendement de 100 %, soit 2,72 Wh par mètre ; avec une Pelton, 85 % pour une petite machine, 90 % pour la grande Pelton d'une Hydroloop.
| Chute | kWh par m³ (Pelton 88 %) | Pour 1 m³/s (une ville de 400 000 habitants) | Pour 0,25 m³/s (100 000 habitants) | Pour 5 m³/s (2 millions) |
|---|---|---|---|---|
| 50 m | 0,12 | 0,43 MW, 4 GWh par an | 0,11 MW, 0,9 GWh | 2,2 MW, 19 GWh |
| 100 m | 0,24 | 0,86 MW, 8 GWh par an | 0,22 MW, 1,9 GWh | 4,3 MW, 38 GWh |
| 150 m | 0,36 | 1,29 MW, 11 GWh par an | 0,32 MW, 2,8 GWh | 6,5 MW, 57 GWh |
| 300 m | 0,72 | 2,59 MW, 23 GWh par an | 0,65 MW, 5,7 GWh | 12,9 MW, 113 GWh |
| 600 m | 1,44 | 5,18 MW, 45 GWh par an | 1,29 MW, 11,3 GWh | 25,9 MW, 227 GWh |
| 1500 m | 3,60 | 12,95 MW, 113 GWh par an | 3,24 MW, 28,4 GWh | 64,7 MW, 567 GWh |
Ce que ça coûte, en série et aux prix de 2026 : une conduite en fonte ou en PEHD de 0,6 à 0,9 M€ par km pour 1 m³/s (DN 600), 1,2 à 1,8 M€ par km pour 3 m³/s (DN 1000) ; une Pelton de 1 à 10 MW avec son bâtiment et son raccordement, 900 à 1 500 € par kW. Une ville de 400 000 habitants à 300 m au-dessus du bassin bas et à 3 km : 2,5 M€ de conduite, 3,5 M€ de Pelton, 6 M€ pour 2,65 MW et 23 GWh par an, 2,1 M€ de recette à 90 €/MWh, remboursés en trois ans, 0,26 M€ par GWh annuel là où la V14 est à 0,41 et le panneau hybride à 0,63. Quand la chute existe, c'est le GWh le moins cher du site, et le plus sûr : un débit qui ne dépend ni du vent ni du soleil ni de la pluie.
Trois faits de physique qui ferment les mauvaises pistes :
* L'énergie d'un m³ est fixée par la différence d'altitude entre l'endroit où il entre dans la centrale et l'endroit où il la quitte, quel que soit le chemin. Faire entrer l'eau par le bassin haut plutôt que par une conduite directe vers le bassin bas ne donne pas un kWh de plus : station → bassin haut → bassin bas vaut station → bassin bas. Ce que le bassin haut apporte, c'est le moment : l'eau attend et se turbine à la pointe du soir, 130 €/MWh au lieu de 30 ou 90, par la grande Pelton à 90 % et sans turbine à acheter.
* Ne jamais remonter cette eau pour la turbiner : monter 300 m coûte 1,03 kWh par m³ (pompe à 87 %), redescendre en rend 0,74. Turbiner deux fois sur la même descente partage la même chute, et repomper pour turbiner encore perd 29 % à chaque tour. La seule remontée qui se paie est celle de la Sky, aux heures où l'électricité ne vaut rien, et la Sky n'a pas besoin de cette eau pour ça : elle lui apporte du volume, pas de l'énergie.
* L'appoint, lui, compte en sens inverse : dans une centrale en circuit fermé, chaque m³ d'évaporation remplacé par de l'eau qui arrive déjà en haut est un m³ qu'on n'a pas à remonter, 1,03 kWh économisé ; mais l'appoint d'une V14 Soleil n'est que de 220 000 m³ par an, 230 MWh, l'épaisseur du trait. La vraie valeur de l'appoint est ailleurs : le premier remplissage, 900 000 m³, qui prend deux à cinq ans de pluie et six semaines avec la station d'une ville de 100 000 habitants.
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3. LES CINQ CAS, ET LES RÈGLES
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| Cas | Où est la station | Ce qu'on fait | Ce que ça rend | Règle |
|---|---|---|---|---|
| A, le meilleur | au-dessus du bassin haut ou du lac de pluie | une conduite gravitaire jusqu'au lac ou au bassin haut ; l'eau est stockée et turbinée à la pointe par la grande Pelton | toute la chute (0,74 kWh par m³ à 300 m, 3,7 à 1 500 m), vendue au prix de la pointe, plus l'appoint sans pompage | eau de qualité tertiaire si elle entre dans un lac ouvert ; jamais dans un bassin gardé pour l'eau de la ville |
| B | entre les deux bassins, sur le versant | sa propre conduite et une Pelton de pluie jusqu'au bassin bas, comme la pluie des Pacha | la chute qu'on a, 0,25 kWh par m³ pour 100 m, au fil de l'eau | ne jamais pomper pour aller plus haut ; au-dessous de 50 m de chute, la conduite ne vaut pas la turbine |
| C, le plus fréquent | au niveau du bassin bas, dans la plaine ou sur la côte | une conduite vers le bassin bas : premier remplissage et appoint d'un circuit fermé, ou eau du lac du bas d'une Sky en climat sec | pas de kWh, mais une centrale qui vend dès la première année et des camions d'eau à zéro | couverture des bassins (V9) contre les algues ; le bassin bas d'eau douce d'une Sky 3 reste séparé |
| D, les villes étagées | deux villes proches à des altitudes différentes, ou une ville construite sur un versant dont la station n'est pas tout en bas | la station de la ville du haut, ou du quartier haut, envoie son eau à la centrale de la ville du bas | comme A ou B selon la hauteur | c'est le cas des villes de plateau au bord d'un escarpement : Guadalajara, Amman, Quito, Caracas, Puebla, Johannesburg |
| E, les fosses | la centrale est dans une mine ou une carrière à ciel ouvert, la station du coin est au niveau du sol, donc au bord de la fosse | l'eau de la station turbine en descendant vers le bassin bas, au fond | la profondeur de la fosse, 100 à 500 m | il faut une sortie basse (vallée, galerie d'exhaure) pour évacuer l'excédent ; sinon on ne prend que l'appoint, pour ne pas devoir le repomper |
Les règles qui valent pour les cinq cas :
* L'eau usée traitée n'entre jamais dans un bassin ou un lac réservé à l'eau d'une ville ou aux fortes chaleurs (le bassin bas d'eau douce des Sky 3 et Artesia, le lac des Pacha 3 qui sert une ville côtière).
* Dans un bassin ouvert au soleil, les nitrates et les phosphates d'un effluent secondaire font des algues : soit la station a un traitement tertiaire, soit les bassins sont couverts comme sur la V9 et la V14 Soleil, soit l'eau va directement au bassin bas et repart vers la vallée comme sur une Pacha.
* La Pelton n'aime ni le sable ni les filasses : un dégrillage fin et un dessableur à la sortie de la station, ce qu'une station moderne a déjà.
* L'eau reste celle de la ville : elle ressort en bas, dans la rivière ou vers les champs, au même endroit qu'avant ou mieux régulée ; le comité de bassin décide, et les usagers d'aval passent d'abord.
* Et la règle d'or : on ne construit la conduite que pour la chute qui existe. Au-dessous de 50 m, la station reste une source d'eau, pas d'énergie.
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4. LE CROISEMENT MONDIAL : 58 502 STATIONS CONTRE LE RELIEF
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Pour savoir où la chute existe, le croisement a pris deux bases publiques. HydroWASTE v1.0 (université McGill, 2022, CC BY 4.0) recense 58 502 stations d'épuration du monde avec leurs coordonnées, la population raccordée et le débit traité : 521 millions de m³ par jour, 190 km³ par an, un peu plus de la moitié des eaux usées urbaines de la planète (360 km³). GTOPO30 (USGS) donne l'altitude du monde par mailles de 30 secondes d'arc, environ 1 km. Pour chaque station, le script compare son altitude au point le plus bas à moins de 10 km (la mer compte pour zéro) : la différence est la chute qu'une conduite et une Pelton de pluie peuvent exploiter, plafonnée à 1 500 m. Trois lectures : optimiste (l'altitude de la maille de la station), de base (l'altitude la plus basse des neuf mailles autour, pour ne pas surestimer une station en fond de vallée qu'une maille de 1 km place à mi-pente), prudente (seulement les chutes de 150 m et plus). Rendement 0,88, l'énergie comptée au fil de l'eau.
| Monde entier | Stations | Débit | Énergie par an | Puissance continue |
|---|---|---|---|---|
| Chute de 100 m ou plus à moins de 10 km, lecture optimiste | 11 544 | 14,4 km³ | 7,3 TWh | 830 MW |
| Chute de 100 m ou plus, lecture de base | 11 287 stations retenues, dont 8 773 gardent 100 m en lecture prudente | 9,6 à 14 km³ | 5,6 TWh | 640 MW |
| Chute de 150 m ou plus, lecture prudente | 5 450 | 4,9 km³ | 3,5 TWh | 400 MW |
| Chute de 300 m ou plus, lecture prudente | 1 895 | 1,6 km³ | 1,9 TWh | 220 MW |
| Dont les grandes : 300 m et plus, 0,5 m³/s et plus | 15 | 0,5 TWh | ||
| Dont les moyennes : 150 m et plus, 0,1 m³/s et plus | 290 | 2,0 TWh |
Ce que les chiffres disent : la chute est rare parce que les égouts coulent par gravité et que la station est au point bas de sa ville. Seulement 8 % du potentiel vient de stations côtières, parce que même dans les villes étagées du littoral (Rio, Hong Kong, Gênes, le littoral de São Paulo) la station est au niveau de la mer. Les cas qui marchent sont les villes de plateau au bord d'un escarpement et les petites stations de montagne, nombreuses mais à 0,1 à 0,5 m³/s. Par pays, en lecture de base :
| Pays | Stations avec 100 m de chute | GWh par an | Millions de m³ par an |
|---|---|---|---|
| Mexique | 960 | 667 | 1 732 |
| États-Unis | 1 402 | 472 | 1 266 |
| Italie | 1 788 | 450 | 884 |
| Chine (base très incomplète) | 181 | 415 | 1 059 |
| Allemagne | 1 098 | 333 | 1 195 |
| Afrique du Sud | 439 | 322 | 1 057 |
| Espagne | 989 | 278 | 835 |
| Indonésie | 9 | 236 | 576 |
| Brésil | 523 | 233 | 504 |
| France | 614 | 207 | 492 |
| Suisse | 433 | 191 | 432 |
| Inde (base très incomplète) | 97 | 166 | 318 |
| Venezuela | 8 | 153 | 124 |
| Japon | 32 | 105 | 315 |
| Turquie | 93 | 98 | 299 |
Les trente premières stations du monde, en lecture de base (la ville la plus proche est donnée pour les stations que la base ne nomme pas) :
| Station | Pays | Ville la plus proche | Débit (m³/s) | Altitude (m) | Point bas à 10 km (m) | Chute prudente (m) | GWh par an | Habitants raccordés |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Atotonilco de Tula | Mexique | Tequixquiac | 21,6 | 2 185 | 2 036 | 83 | 136 | 0,3 M |
| Agua Prieta | Mexique | Zapopan | 6,0 | 1 106 | 887 | 141 | 64 | 4,2 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53636) | Indonésie | Ciampea | 1,7 | 666 | 136 | 470 | 59 | 0,4 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53806) | Venezuela | San Antonio de Los Altos | 0,8 | 1 215 | 363 | 848 | 54 | 0,9 M |
| Marseille | France | Mazargues | 3,7 | 180 | 0 | 158 | 45 | 1,8 M |
| Northern Works | Afrique du Sud | Diepsloot | 5,3 | 1 400 | 1 204 | 110 | 44 | 0,1 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53673) | Ecuador | Quito | 0,9 | 2 764 | 2 109 | 633 | 41 | 1,1 M |
| BRONZOLO | Italie | Bolzano | 0,7 | 1 019 | 321 | 641 | 36 | 0,3 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53627) | Indonésie | Weleri | 1,7 | 312 | 0 | 284 | 36 | 0,4 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53344) | Chile | Chicureo Abajo | 1,3 | 822 | 478 | 329 | 33 | 0,7 M |
| Xalapa I | Mexique | Xalapa de Enríquez | 0,7 | 1 447 | 763 | 630 | 33 | 0,1 M |
| Guizhou | Chine | Liupanshui | 1,0 | 1 793 | 1 364 | 423 | 33 | 0,1 M |
| DC Tillman WRP | États-Unis | Encino | 2,6 | 213 | 55 | 158 | 31 | 1,1 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53805) | Venezuela | San Antonio de Los Altos | 0,7 | 1 200 | 591 | 588 | 31 | 0,7 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53868) | Guatemala | Cobán | 0,4 | 1 333 | 338 | 984 | 31 | 0,2 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53807) | Venezuela | Petare | 1,1 | 881 | 501 | 351 | 28 | 1,1 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53667) | Indonésie | Padang | 3,7 | 111 | 0 | 97 | 27 | 0,8 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53622) | Indonésie | Melati | 2,8 | 187 | 46 | 128 | 27 | 0,6 M |
| El Punto | Mexique | Tepic | 0,8 | 934 | 473 | 441 | 27 | 0,1 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53634) | Indonésie | Ciranjang-hilir | 2,0 | 332 | 144 | 178 | 27 | 0,4 M |
| ETE CAMPOS DO JORDAO | Brésil | Campos do Jordão | 0,3 | 1 710 | 652 | 996 | 26 | moins de 100 000 |
| station sans nom (HydroWASTE 54485) | Jordan | Al Jubayhah | 0,5 | 902 | 176 | 687 | 26 | 0,7 M |
| Waterval WWTW | Afrique du Sud | Alberton | 2,0 | 1 783 | 1 467 | 169 | 25 | 0,1 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53859) | Guatemala | Chimaltenango | 0,6 | 1 772 | 1 210 | 513 | 25 | 0,4 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53672) | Ecuador | Quito | 0,6 | 3 012 | 2 384 | 581 | 24 | 0,7 M |
| station sans nom (HydroWASTE 55808) | Japon | Ōtsu | 1,3 | 543 | 53 | 247 | 24 | 0,4 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53756) | Venezuela | San Josecito | 0,4 | 1 262 | 395 | 708 | 22 | 0,4 M |
| METAMORPHOSI | Greece | Metamórfosi | 1,8 | 194 | 13 | 165 | 22 | 0,5 M |
| LAS VEGAS AWT | États-Unis | Whitney | 2,7 | 518 | 410 | 105 | 22 | 0,9 M |
| station sans nom (HydroWASTE 53623) | Indonésie | Sleman | 1,8 | 331 | 148 | 157 | 21 | 0,4 M |
Lecture : la première, Atotonilco de Tula, est la station géante de Mexico (21,6 m³/s), qui ne gagne que 83 m vers la vallée de Tula mais sur un débit énorme ; la deuxième est Agua Prieta, celle qui le fait déjà ; viennent ensuite les villes de plateau du monde tropical et andin (Bandung, Caracas et ses Altos, Quito, Xalapa, Cobán, Chimaltenango, Campos do Jordão, Amman, Tepic), les Alpes (Bolzano, les stations de vallée), Johannesburg et son escarpement, et deux grandes stations de plaine côtière à chute faible mais débit fort (Marseille, Los Angeles). Les stations à 600 m et plus de chute sont presque toutes des villes de moins d'un million d'habitants sur un rebord de plateau : c'est le portrait-robot du site idéal.
Les limites du croisement, à lire avant de citer un chiffre :
* La couverture de HydroWASTE : 34 km³ par an en Chine et 8,5 en Inde, soit le tiers ou la moitié de ce qui y est traité, et presque rien en Afrique hors Afrique du Sud, ni en Iran, ni au Pakistan. Corrigé de la couverture, le monde est plutôt à 8 à 10 TWh.
* La position des stations : quelques-unes sont placées au centre de leur ville ou de leur agglomération plutôt que sur la station elle-même. Marseille en est un exemple : la base la met dans les collines du sud, la station Géolide est au niveau de la mer, sous le stade. D'où la lecture prudente et la règle d'aller mesurer.
* Le relief à 1 km lisse les versants : il sous-estime la chute d'une station au bord d'une falaise et surestime celle d'une station en fond de gorge. Et il ne voit pas les fosses de mines et de carrières, donc le cas E n'est pas mesuré ici : c'est un complément, sans doute 1 à 3 TWh.
* Le volume traité dans le monde augmentera d'un tiers d'ici 2050, et la plupart des nouvelles stations se construiront dans les pays où la chute est la plus fréquente, l'Inde, l'Indonésie, l'Afrique de l'Est, les Andes.
Tout compris : 8 à 15 TWh par an vers 2050, de 640 à 1 500 MW continus. C'est un dix-millième du plan mondial. Ce n'est pas une ligne du plan ; c'est une option de site, qui se paie en deux ou trois ans là où elle existe, et qui existe déjà au Mexique.
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5. LES 188 SITES DU PLAN : OÙ LA STATION EST DÉJÀ LÀ
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Le même croisement a été passé sur les 188 sites nommés de la page des meilleurs emplacements, chaque station étant comptée sur son propre relief et rattachée à la ville servie par le site (rayon de 40 km, ou la distance de la ville au site plus 20 km). Résultat : 172 des 188 sites ont au moins une station d'épuration à portée (c'est l'appoint, disponible presque partout) ; 113 en ont une avec 150 m de chute et plus, dont 29 des 49 sites de priorité A ; 2 442 stations en tout, 5,2 km³ par an, 2,0 TWh par an en lecture de base (1,2 prudente, 2,6 optimiste), 228 MW continus.
| Priorité | Sites | Avec une station à 150 m de chute et plus | Avec une station à 100 m et plus | GWh par an (prudent / base / optimiste, doublons entre sites compris) |
|---|---|---|---|---|
| A | 49 | 29 | 40 | 569 / 1 060 / 1 491 |
| B | 113 | 70 | 82 | 690 / 1 236 / 1 618 |
| C | 26 | 14 | 18 | 116 / 235 / 316 |
| Total sans doublons | 188 | 113 | 140 | 1 167 / 1 996 / 2 628 |
Les vingt sites les mieux servis :
| Priorité | Site | Ville | Stations avec chute | GWh par an prudent / base / optimiste | Première station | Débit (m³/s) | Altitude (m) | Chute (m) | Distance à la ville (km) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B | Steelpoort et escarpement du Mpumalanga (Tubatse) | Johannesburg | 128 | 57 / 200 / 315 | Northern Works | 5,32 | 1 400 | 110 | 29 |
| A | Escarpement du Drakensberg au-dessus de Ladysmith et Harrismith (Ingula) | Johannesburg | 104 | 49 / 188 / 298 | Northern Works | 5,32 | 1 400 | 110 | 29 |
| A | Highveld du Mpumalanga (fosses de charbon de Kriel, Kusile, Secunda) | Johannesburg | 50 | 41 / 172 / 274 | Northern Works | 5,32 | 1 400 | 110 | 29 |
| B | Cerro Viejo et Tequila au-dessus de Guadalajara | Guadalajara | 29 | 12 / 98 / 134 | Agua Prieta | 6,0 | 1 106 | 141 | 14 |
| A | Alpes maritimes et vallées de Suse et de Lanzo (Entracque, Chiotas) | Turin | 126 | 65 / 90 / 115 | les Menuires | 0,12 | 1 418 | 562 | 103 |
| B | Cisokan et Bandung, Puncak au sud de Jakarta | Jakarta | 2 | 85 / 85 / 94 | sans nom | 1,65 | 666 | 470 | 57 |
| A | Alpes bernoises et valaisannes (Bieudron, Nant de Drance, Linth-Limmern) | Bern | 197 | 46 / 77 / 108 | LA CHAUX DE FONDS | 0,25 | 1 049 | 574 | 49 |
| A | Tehachapi et Antelope Valley | Los Angeles | 27 | 56 / 76 / 80 | DC Tillman WRP | 2,58 | 213 | 158 | 26 |
| B | Pichincha au-dessus de Quito | Quito | 2 | 66 / 66 / 69 | sans nom | 0,87 | 2 764 | 633 | 3 |
| B | Hyogo, Nara et Gifu : les STEP d'Osaka et de Nagoya | Osaka | 7 | 32 / 63 / 100 | sans nom | 1,28 | 543 | 247 | 52 |
| C | Volcan de Agua et Pacaya au-dessus de Guatemala | Guatemala City | 4 | 41 / 57 / 64 | sans nom | 0,64 | 1 772 | 513 | 32 |
| A | Maurienne (Super-Bissorte, Pont des Chèvres) | Chambéry | 75 | 49 / 54 / 88 | les Menuires | 0,12 | 1 418 | 562 | 46 |
| B | Rebord du plateau d'Amman au-dessus de la mer Morte | Amman | 12 | 53 / 54 / 63 | sans nom | 0,49 | 902 | 687 | 14 |
| B | Hotzenwald et Forêt-Noire au-dessus de Fribourg et Bâle (Wehr, Säckingen) | Fribourg | 118 | 35 / 53 / 67 | LA CHAUX DE FONDS | 0,25 | 1 049 | 574 | 42 |
| B | Sainte-Baume et Étoile au-dessus de Marseille | Marseille | 16 | 46 / 48 / 54 | Marseille | 3,75 | 180 | 158 | 10 |
| A | Alborz au-dessus de Téhéran (Tochal, Darband, Velenjak) et Siah Bisheh | Tehran | 10 | 41 / 47 / 58 | sans nom | 0,55 | 1 352 | 209 | 13 |
| B | Fosses de lignite de Lusace et de Rhénanie (Hambach, Garzweiler, Welzow) | Köln | 80 | 9 / 44 / 63 | Wuppertal Buchenhofen | 1,31 | 219 | 87 | 34 |
| C | Sharavathi (Ghats du Karnataka) | Bengaluru | 12 | 11 / 43 / 48 | Nayandanahalli I | 2,08 | 875 | 113 | 9 |
| A | Santa Eulalia et Rimac au-dessus de Lima (Huinco, Matucana) | Lima | 13 | 25 / 43 / 63 | San Bartolo con Punto A | 1,7 | 138 | 80 | 33 |
| B | Malinche et Iztaccihuatl au-dessus de Puebla | Puebla | 28 | 7 / 39 / 43 | Puebla San Francisco | 1,29 | 2 175 | 140 | 1 |
Lecture : Johannesburg domine parce que le Highveld est un plateau à 1 500 à 1 800 m dont les stations (Northern Works, 5,3 m³/s, Waterval) sont au bord de vallées qui descendent de 100 à 170 m, et que trois sites du plan s'y rattachent ; Guadalajara suit avec Agua Prieta ; puis les Alpes, où des dizaines de petites stations de vallée ont 500 m de chute mais 0,1 à 0,3 m³/s ; Bandung, Quito, Osaka, Guatemala, Amman, Téhéran, Marseille, Lima, Puebla. Pour un site A comme Tehachapi au-dessus de Los Angeles, la station Tillman (2,6 m³/s, 158 m) vaut 31 GWh par an : la Pelton de pluie d'une V14 y a un débit garanti. Les sites sans station à chute (Sahara, nord du Chili, Arabie intérieure) sont ceux des V14 Soleil, pour lesquelles le cas C suffit : l'appoint.
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6. LES VILLES SANS STATION : L'HYDROLOOP APPORTE L'ÉPURATION
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Dans le monde, 44 % des eaux usées domestiques ne sont pas traitées correctement (indicateur 6.3.1 des Nations unies, 56 % traitées en 2020), et des milliers de villes moyennes des pays où le plan construit le plus, l'Inde, l'Indonésie, l'Afrique, l'Amérique latine, rejettent leurs égouts bruts dans la rivière. Une Hydroloop qui arrive à côté d'une telle ville est l'occasion de construire la station qui manque, parce qu'elle a trois choses que la ville n'a pas : un maître d'ouvrage, de l'électricité derrière le poste, et une valeur pour l'eau qui sort. Le raisonnement est gagnant-gagnant : on nettoie une eau qui ne l'aurait pas été, et on la turbine ensuite.
Ce que ça coûte et ce que ça rend, par équivalent-habitant (EH, 150 litres par jour, 55 m³ par an) :
| Système d'épuration | Pour qui | Investissement par EH | Exploitation | Énergie consommée | Emprise | Qualité de sortie |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lagunage naturel (bassins en série) | villages et petites villes jusqu'à 20 000 EH, climat chaud | 150 à 300 € | 0,05 à 0,10 € par m³ | presque nulle | 8 à 12 m² par EH | secondaire, bonne désinfection au soleil, azote et phosphore partiels |
| Filtres plantés de roseaux | jusqu'à 5 000 à 10 000 EH | 300 à 600 € | 0,05 à 0,10 € par m³ | presque nulle | 2 à 3 m² par EH | secondaire, nitrification |
| Boues activées | villes | 200 à 500 € | 0,20 à 0,40 € par m³ | 0,3 à 0,6 kWh par m³ | 0,2 à 0,5 m² par EH | secondaire ou tertiaire selon l'étage |
| Traitement tertiaire ajouté (filtration, UV, zone humide) | pour entrer dans un lac ouvert ou irriguer sans restriction | 50 à 150 € de plus | 0,05 à 0,15 € par m³ de plus | 0,1 kWh par m³ | variable | réutilisation |
Face à ces coûts, ce que l'eau rend : 55 m³ par EH et par an, soit 40 kWh par an en tombant de 300 m, 3,6 € ; et 16 € par an si elle est vendue 0,30 € le m³ à l'irrigation ou à l'industrie d'un pays sec. L'énergie seule ne paie jamais la station ; l'eau vendue plus l'énergie remboursent un lagunage en une douzaine d'années, ce qui est le rythme d'un équipement public. D'où les conditions pour que ce soit vraiment « tout bénéfice » :
* La ville est au-dessus du lac de pluie ou du bassin haut, ou au moins au-dessus du bassin bas, et à quelques kilomètres : on ne va pas chercher l'eau loin, la conduite est courte.
* L'eau est domestique, pas industrielle : pas de métaux, pas de tannerie, pas de teinturerie ; une eau très polluée demande une station chère et ne doit pas entrer dans nos bassins.
* Le traitement est extensif et sobre, lagunage ou filtres plantés, là où la place existe ; il consomme presque rien, se tient avec deux personnes, et sa sortie désinfectée par le soleil convient à l'irrigation.
* La sortie va de préférence au lac du haut, ce qui donne le stockage et la vente à la pointe ; mais elle n'y va qu'avec un traitement tertiaire ou un lagunage long en bout de chaîne. Sinon, elle va au bassin bas ou directement à la vallée, et la ville y gagne quand même une rivière propre.
* Le climat est sec ou saisonnier : c'est là que l'eau vaut 0,3 € et plus, et que le lac Hydroloop, qui garde l'eau de la saison humide pour la saison sèche, change quelque chose pour les champs d'aval.
Pour le plan mondial, ce chapitre ne compte pas en TWh : il compte en villes assainies. Une station de 50 000 EH construite avec chaque Pacha ou chaque V14 des pays du Sud, c'est 3 000 stations et 150 millions de personnes raccordées à l'horizon du plan, pour 10 à 15 milliards d'euros, soit 0,1 % du plan, payés en partie par l'eau et par l'énergie. C'est une raison de construire qui n'est pas climatique, de celles que le site cherche depuis le début.
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7. L'IRRIGATION : LES LACS HYDROLOOP COMME RÉSERVOIRS PAR GRAVITÉ
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L'agriculture prend 70 % de l'eau prélevée dans le monde, 2 800 km³ par an sur 4 000, presque toute pour l'irrigation ; l'industrie 19 %, les villes 11 %. Et une grande part de cette eau d'irrigation est pompée : dans une nappe à 30, 50, 100 m de profondeur, ou dans une rivière plus basse que les champs. L'Inde seule dépense de l'ordre de 200 TWh par an d'électricité pour ses pompes agricoles, un cinquième de sa consommation, plus le gazole des pompes isolées ; le Pakistan, la Chine du Nord, l'Iran, le Mexique, la Californie suivent. Pomper un m³ de 50 m de profondeur coûte 0,25 à 0,30 kWh, de 100 m 0,5 kWh. C'est une part du réchauffement que l'on mesure, et c'est là que les lacs Hydroloop ont quelque chose à offrir.
Une Pacha ou une Gold rend déjà son eau à la vallée, régulée : 82 à 200 millions de m³ par an pour une Pacha 1, 300 à 570 pour une Pacha 2 ou une Gold 2, écrêtés en crue et rendus en étiage, et le plan compte 410 km³ par an d'eau régulée. Ce que cette page ajoute, c'est la façon de la rendre quand les champs sont plus bas que la centrale :
* L'eau sort du bassin bas par une conduite vers les champs, et les mètres qui restent se turbinent avant la vente : c'est la petite turbine basse chute de la page Sky 2, 2,1 MW par tranche de 10 m pour 25 m³/s, rentable au-dessus de 20 m de dénivelé.
* Ce qui reste de pression après la turbine est la pression d'irrigation : 1 bar par 10 m de dénivelé. Le goutte-à-goutte veut 1 à 3 bars, l'aspersion 3 à 5 : des champs 30 à 50 m sous la sortie reçoivent une eau sous pression sans aucune pompe, ce qui est le premier poste de dépense d'un périmètre irrigué moderne.
* Pour l'agriculteur, c'est plus simple qu'un forage et une facture d'électricité : une prise sur une conduite, un compteur, un prix au m³ ; et pour la nappe, c'est autant de pompage en moins, donc une nappe qui remonte.
* Pour la centrale, c'est une seconde recette : l'eau de canal se vend 0,02 à 0,10 € le m³ dans les périmètres d'Espagne, du Maroc ou du Mexique, l'eau sous pression plus cher, l'eau traitée réutilisée 0,30 € et plus dans les pays où elle manque. Une Pacha 2 qui vendrait la moitié de ses 300 millions de m³ régulés à 0,03 € en tirerait 4 à 5 M€ par an, 4 % de la recette électrique d'une Gold 2 ; à 0,10 €, 15 M€. Et une V14 Soleil à côté d'une ville de 100 000 habitants, 8 millions de m³ d'eau traitée par an à 0,30 €, 2,4 M€, 5 % de sa recette, pour une conduite.
* Pour le climat, l'énergie évitée compte comme de l'énergie produite : si un dixième des 410 km³ régulés du plan remplace de l'eau pompée à 50 à 100 m, ce sont 12 à 20 TWh par an d'électricité et de gazole en moins, deux à trois fois ce que toutes les stations d'épuration du monde peuvent turbiner. C'est le chiffre à retenir pour le prochain plan : les lacs Hydroloop valent plus comme châteaux d'eau que comme turbines d'effluent.
Les conditions : des champs plus bas que le bassin bas et à moins d'une dizaine de kilomètres, un périmètre irrigué organisé ou à organiser (association d'irrigants, agence de bassin), et une eau dont la qualité convient aux cultures : l'eau de pluie et de rivière d'une Pacha sans restriction, l'eau usée traitée selon les règles locales (en Europe le règlement de 2020 sur la réutilisation, quatre classes de qualité selon la culture). Sur un site sec, l'eau de la station, stockée dans le lac de la centrale aux heures de surplus et rendue en été, c'est la réutilisation avec son réservoir saisonnier compris, ce qui manque partout où on essaie de la faire.
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8. CE QUE LA STATION APPORTE ENCORE : CLIENTE, CHALEUR, ET QUELQUES IDÉES
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* La station comme cliente. Épurer coûte 0,3 à 0,6 kWh par m³ : la station d'épuration est souvent le premier consommateur d'électricité d'une commune, et le monde y dépense de l'ordre de 100 TWh par an, presque autant que ce que tout l'effluent du monde rendrait en tombant de 300 m. Une station raccordée derrière le poste de l'Hydroloop, alimentée en direct, avec son aération pilotée comme la charge pilotable de 3 MW de la V10, c'est un client continu, jour et nuit, à côté de chaque centrale urbaine, et quand la chute existe, son eau qui redescend par la Pelton lui paie sa facture : la station qui se paie son électricité en descendant, ce qu'Agua Prieta promettait.
* La chaleur de l'effluent. L'eau qui sort d'une station est à 12 à 20 °C toute l'année, hiver compris : les pompes à chaleur sur effluent chauffent déjà des quartiers à Zurich, Oslo, Vancouver, Helsinki. Une V15 ou une Titan Claudia à côté d'une station a sa source chaude l'hiver et son puits froid l'été, pour le froid urbain que la V15 rend à ses habitants.
* Le ruissellement des quartiers hauts. Dans une ville étagée, l'eau de pluie des toits et des rues du haut se collecte par gravité ; dirigée vers le lac de pluie plutôt que vers les égouts du bas, elle grossit l'impluvium et soulage la station. Après un premier flot d'orage à écarter, c'est de l'eau de pluie, la même que celle de la montagne.
* Les boues. Une station de ville produit du biogaz ; le groupe électrogène au biogaz est un démarrage autonome de plus pour la centrale, et un secours pour ses pompes.
* Les fosses comme lagunes. Dans une mine ou une carrière, une des fosses secondaires, étanchée d'argile, est un bassin de lagunage tout fait, à côté du bassin bas.
* Le dessalement côtier. Une V15 qui dessale (page V15) et une station qui réutilise sont les deux moitiés d'une même eau de ville : ce que la station rend à l'irrigation, le dessalement n'a pas à le produire.
* Idée incertaine, à vérifier avant de s'en servir : le lac de pluie d'une Pacha comme finition d'épuration. Un séjour de plusieurs semaines dans un grand plan d'eau est un traitement tertiaire naturel, azote, phosphore et pathogènes baissent ; pour une petite ville à traitement secondaire, passer par le lac avant la rivière pourrait valoir une station tertiaire. Mais c'est une eau chargée dans un lac à ciel ouvert, algues et odeurs possibles, réglementation à écrire, jamais dans les versions fermées ni dans les lacs qui servent une ville.
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9. LE CHÂTEAU D'EAU DE LA VILLE : L'EAU POTABLE POMPÉE AUX HEURES DE SURPLUS
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Un château d'eau ou un réservoir de tête fait quatre à vingt-quatre heures de consommation, rarement plus : il lisse la journée, pas la semaine. Les régies pompent souvent la nuit parce que le tarif y est moins cher, mais à heures fixes, sans regarder le marché ni le vent ; dans beaucoup de pays elles pompent quand le réservoir baisse, c'est tout. Or l'eau potable coûte 0,3 à 1 kWh par m³ (captage, traitement, refoulement), 1 à 2 % de l'électricité d'un pays, de l'ordre de 200 TWh par an dans le monde. Décaler ce pompage vers les heures de surplus, c'est le travail de la Sky, mais avec l'eau de la ville au lieu de la nôtre : un client continu qui accepte d'attendre deux jours, la plus grosse charge pilotable qui existe à côté de chaque centrale urbaine.
Code du schéma (Python, libre) : schema_hydroloop_chateau_eau.py
Trois pièges, qui disent où ne pas mettre l'eau :
* Jamais plus haut que le réseau n'en a besoin. Un réseau de ville veut 3 à 6 bars, donc un réservoir 30 à 60 m au-dessus de la ville. Monter l'eau potable à 300 m pour la turbiner sur 240 m en redescendant est l'aller-retour perdant de la section 2, 1,03 kWh dépensé par m³ pour 0,74 récupéré : le bassin haut de l'Hydroloop est cinq fois trop haut pour ce service.
* Jamais d'eau potable dans un bassin ouvert : le bassin haut, le lac de pluie, le lac du bas ne sont pas potables. Le réservoir de ville est couvert, fermé, désinfecté.
* La turbine ne récupère que l'excédent de pression : quand une source ou un réservoir est trop haut pour le quartier qu'il sert, on remplace la vanne de réduction de pression par une turbine, 50 à 500 kW, comme on le fait par centaines dans les réseaux suisses et autrichiens. C'est tout ce qu'il y a à turbiner sur l'eau potable, et ça ne se pompe jamais pour ça.
Le bon dessin tient en deux étages d'eau sur le versant de la centrale :
* En haut, l'eau brute, pas potable, dans le lac de pluie d'une Pacha ou un bassin d'eau brute dédié : c'est l'eau de la ville avant traitement, remontée depuis la rivière, le lac du bas ou le captage aux heures de surplus avec nos éoliennes et nos panneaux, gardée des semaines, et redescendue vers l'usine de potabilisation au pied de la centrale en se turbinant sur toute la chute. Là, la turbine est légitime : l'eau devait de toute façon redescendre à l'usine. La Pacha 3 le fait déjà pour sa ville côtière, avec l'eau de pluie ; on y ajoute l'eau remontée et le pilotage par les prix.
* En bas, l'eau potable, dans un réservoir couvert posé sur le versant à 40 à 80 m au-dessus de la ville, dimensionné pour deux ou trois jours de consommation au lieu de douze heures, rempli par les pompes de la régie alimentées en direct derrière notre poste aux heures où le kWh ne vaut rien ; distribution par gravité, turbine de récupération là où la pression est en trop.
| Ville | Consommation | Pompage par jour | Réservoir de trois jours | Charge pilotable | Coût du réservoir (ordre de grandeur) | Ce que la régie y gagne |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 000 habitants | 25 000 m³ par jour | 10 à 25 MWh | 75 000 m³ couverts | 1 à 1,5 MW, deux jours d'arrêt possibles | 5 à 8 M€ | facture de pompage divisée par deux ou trois, trois jours de sécurité |
| 1 million | 250 000 m³ par jour | 100 à 250 MWh | 750 000 m³ couverts, la taille d'un bassin de V14 | 10 à 15 MW | 40 à 60 M€, ce qu'une régie dépense de toute façon tous les trente ans | idem, et une usine de potabilisation alimentée par gravité |
| 5 millions (une V15) | 1,2 million de m³ par jour | 0,5 à 1,2 GWh | 3,6 millions de m³, plusieurs réservoirs sur le versant | 50 à 75 MW | 200 à 300 M€ | idem, plus le froid urbain et le dessalement de la V15 sur la même eau |
Ce que ça pèse pour le réseau : la charge pilotable de 3 MW de la V10 était un client industriel à trouver ; le pompage de l'eau potable est un client qui existe déjà dans chaque ville, et qui peut s'arrêter deux jours. Sur les 1 000 villes des V15 et les villes des Pacha, ce sont 5 à 15 GW de souplesse et 50 à 100 TWh par an de pompage déplacés vers les heures de surplus : pas de l'énergie produite, mais de la souplesse de la même famille que les Sky, qui absorbe le surplus du réseau sans construire de lac du bas. Et il y a des cas géants : Mexico fait monter son eau de 1 100 m depuis le système Cutzamala, 15 m³/s, de l'ordre de 2 TWh par an de pompage que personne ne pilote au prix du kWh ; Los Angeles, Lima, Amman, Le Cap ont leurs équivalents.
Les conditions : une régie qui accepte de confier son pompage à un signal de prix (ce que font déjà les grandes régies sur les tarifs de nuit), un versant à 40 à 80 m au-dessus de la ville pour poser le réservoir, et la place d'un bassin d'eau brute en haut quand la ville n'a pas de Pacha. En résumé, l'Hydroloop ne devient pas le château d'eau de la ville : elle devient le fournisseur d'électricité de son pompage aux heures creuses et l'hôte de ses deux réservoirs, l'eau brute en haut, l'eau potable à 50 m.
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10. CE QUE ÇA CHANGE POUR LE PROCHAIN PLAN MONDIAL
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En électricité produite : 2 TWh par an sur les régions des 188 sites, 6 dans le monde aujourd'hui, 8 à 15 en 2050. Un dix-millième du plan : à ne pas inscrire comme une ligne de production, pour ne pas donner l'impression de gratter les fonds de tiroir. En revanche, le prochain plan peut compter trois choses que celui-ci ne compte pas :
* L'eau vendue, seconde recette des Pacha, des Gold et des V14 Soleil : 2 à 15 M€ par an et par centrale selon le pays et le prix, sans investissement autre qu'une conduite et un compteur.
* L'énergie évitée par l'irrigation gravitaire : 12 à 20 TWh par an si un dixième de l'eau régulée du plan remplace de l'eau pompée, à présenter à part, comme une économie, jamais additionnée à la production.
* Les villes assainies : une station par centrale des pays du Sud là où il n'y en a pas, 3 000 stations, 150 millions de personnes, 10 à 15 milliards d'euros, payés en partie par l'eau et l'énergie.
* Le pompage de l'eau potable des villes du plan déplacé vers les heures de surplus : 5 à 15 GW de charge pilotable et 50 à 100 TWh par an, à compter avec les Sky dans la souplesse du réseau, pas dans la production.
Et un critère de plus sur la page des emplacements, déjà écrit : l'altitude de la station d'épuration la plus proche, contre celle du bassin bas. Le croisement dit où regarder en premier : Johannesburg, Guadalajara, Mexico, Bandung, Quito, Caracas, Amman, Téhéran, Puebla, Osaka, les Alpes, Marseille, Los Angeles.
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11. LES SEPT RÉSERVES
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* Les chiffres du croisement sont des potentiels, pas des mesures : une base de stations incomplète et parfois mal positionnée, un relief à 1 km. Chaque site se vérifie avec l'altitude réelle du rejet de la station et un profil de conduite.
* Les prix de l'eau sont ceux des périmètres irrigués équipés ; dans beaucoup de pays l'eau agricole ne se paie pas, ou presque. La seconde recette dépend d'un contrat et d'un compteur, pas de la physique.
* La réutilisation d'eau usée traitée a ses règles sanitaires, différentes selon les pays et les cultures ; la page ne les remplace pas.
* Les algues et les odeurs dans un bassin ouvert sont la vraie contrainte du cas A : couverture, traitement tertiaire ou passage direct au bassin bas.
* L'énergie évitée par l'irrigation gravitaire (12 à 20 TWh) suppose qu'un dixième de l'eau régulée remplace de l'eau pompée en profondeur ; c'est une hypothèse, et elle dépend du relief des plaines d'aval.
* Une station qui ferme ou une ville qui change d'exutoire change le débit : la conduite se dimensionne sur le débit garanti par contrat, pas sur la capacité nominale.
* Le château d'eau de la section 9 suppose qu'une régie accepte de piloter son pompage au prix du kWh et un versant à la bonne hauteur ; les 5 à 15 GW et 50 à 100 TWh sont une capacité de souplesse, pas une économie garantie, et l'eau potable reste sous la responsabilité de la régie, jamais dans nos bassins.
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12. CONCLUSION
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L'eau des villes tombe au bon endroit plus rarement qu'on ne l'espérait, mais quand elle tombe, elle est le GWh le plus sûr et le moins cher du site, et Guadalajara le prouve. Le croisement de 58 502 stations avec le relief donne 11 287 stations à 100 m de chute et plus, 5,6 TWh par an, 2 dans les régions du plan, et la liste de celles par lesquelles commencer. Au-delà des kWh, trois choses valent plus : l'eau d'appoint, disponible sur 172 des 188 sites et qui remplit une centrale fermée en six semaines ; l'eau vendue, à l'irrigation et à l'industrie, cinq à quinze fois le prix de ses kWh, avec les lacs Hydroloop comme réservoirs saisonniers et la gravité comme pompe ; et la station elle-même, apportée aux villes qui n'en ont pas, cliente de la centrale et source de chaleur pour la ville. Et la quatrième, le pompage de l'eau potable déplacé vers les heures de surplus, deux étages d'eau sur le versant, l'eau brute en haut et l'eau potable à 50 m, qui fait de chaque régie un client qui peut attendre deux jours. Le prochain plan mondial comptera ces quatre-là, et laissera les TWh de l'effluent là où ils sont : dans la marge, en bonus de site.
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SOURCES
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Le script du croisement (Python, numpy), ses 11 287 stations et les 188 sites
Ehalt Macedo et al., HydroWASTE : distribution and characteristics of wastewater treatment plants within the global river network, ESSD 2022 (CC BY 4.0)
HydroSHEDS : la base HydroWASTE v1.0
USGS : GTOPO30, le relief du monde à 30 secondes d'arc
iAgua : la station Agua Prieta de Guadalajara et la centrale hydroélectrique Valentín Gómez Farías
ONU-Eau : Progress on wastewater treatment, indicateur 6.3.1, 56 % des eaux usées domestiques traitées en 2020
FAO Aquastat : les prélèvements d'eau du monde, 70 % pour l'agriculture
Règlement (UE) 2020/741 sur les exigences minimales pour la réutilisation de l'eau
Les meilleurs emplacements du monde pour les grandes Hydroloop, les 188 sites
Hydroloop V14 Soleil, l'eau des sites secs, V16 Pacha 2, l'eau régulée, V18 Sky 2, la petite turbine basse chute
Les bonnes idées du site
Olivier Muhleisen en collaboration avec Claude (Anthropic), octobre 2026. Plans libres de droit, open source, CC BY 4.0.
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