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PROJET KINOC




PRINCIPES DE RÉALISATION D’UNE NAVIGATION FLUVIALE KINSHASA-INGA-OCÉAN




Introduction

La construction du grand barrage d’Inga sur le fleuve Congo permettrait de rendre le fleuve navigable pour des convois fluviaux d’au moins 6000 tonnes entre l’Océan Atlantique et Kinshasa. En nous basant sur une série d’études et d’essais sur modèle effectués à l’Université de Liège entre 1972 et 1995, nous avons démontré l’intérêt économique d'une navigation fluviale sans rupture de charge depuis l'Océan jusque Ilebo et Kisangani, voire Kindu [6]. Nous avons également démontré la faisabilité technique d’un canal de navigation à grand gabarit dans le Bas Congo [1].


Caractéristiques de la voie fluviale

Les résultats les plus significatifs des études mentionnées ci-avant sont les suivants :


ouvrages bas-congo

1 – Ouvrages proposés



La problématique Inga

La faisabilité économique du canal Kinshasa-Océan est liée à l’exploitation de l’énergie hydroélectrique résultant du barrage du Grand Inga. L’exploitation du débit minimal du fleuve à cet endroit permet d’obtenir une puissance de 39 GW et une production annuelle de 312 TWh.
Etant donné les conditions topographiques et hydrographiques très favorables de ce site, le coût de l’électricité pourrait être aussi bas que 1,44 voire 1,08 cUSD/kWh [10]. Même avec un prix de vente de 3,00 cUSD/kWh, il y a de quoi attirer beaucoup d’industries grosses consommatrices d’électricité.
Au cas où l’électricité servirait à produire de l’hydrogène, on peut dire aujourd’hui que le marché est prometteur. En effet, on constate, dès à présent, un grand développement de piles à combustible stationnaires de 10 kW à 1 MW destinées à fournir de l'électricité à la demande, à partir de sources d'énergie propre mais aléatoire, telles que des éoliennes ou des panneaux photovoltaïques.
En outre, de gros utilisateurs d’hydrogène devraient bientôt être les moyens de transport terrestres de tout type [5].
Dans ce contexte, l'intérêt de la filière hydrogène part des considérations suivantes :
un kg d’hydrogène alimentant une pile à combustible équivaut sensiblement à un gallon (3,8 l) d’essence alimentant un véhicule hybride (essence + électricité).
Or, l'électrolyse de l'eau requiert 32,93 kWh/kgH2 (loi de Faraday) [14]. Si on tient compte des différents rendements et pertes dans les phases suivantes [4]:

Il en résulte que 1 kg d’hydrogène rendu à la « pompe » aura nécessité, au pire, 60 kWh, ce qui correspond à 1,80 USD, c'est-à-dire moins que le prix hors taxe d’un gallon d’essence quand le baril de pétrole est facturé à près de 70 USD.
Or, en 2008, on a constaté un prix du baril de pétrole brut supérieur à 120 USD et un prix du gallon d'essence proche de 3,50 USD. Depuis lors, malgré la crise économique, les cotations restent proches de ces valeurs. Enfin, on notera que plusieurs grands constructeurs de véhicules automobiles annoncent pour 2020 la mise en vente de véhicules mus à l'hydrogène à des prix voisins de 50 000 USD.
Il n'est donc pas utopique de penser qu’à l’horizon 2020-2025, la filière hydrogène sera parfaitement concurentielle ainsi que l'indiquent un rapport européen [5], et une communication du département américain de l'énergie [19].
La production combinée d'Inga et de Manyanga équivaudrait à la mise sur le marché d'environ 7 Mt d'hydrogène comprimé à 700 bar, soit environ 10% de la consommation mondiale actuelle.

En outre, on notera que :


Cartographie et hydrographie

Il y a lieu d’étudier plus en détail la fixation du niveau de retenue du barrage d’Inga. En effet, jusqu’à présent, les études n'ont pris en compte que la seule production d’électricité. A cet égard, on relève qu'une différence de chute de un mètre conduit à une variation de revenu brut de 50 MUSD/an.
Mais la réalisation d’une voie de navigation dans le fleuve exige de connaître avec précision les niveaux d’eau correspondant à tous les débits possibles, lesquels permettent de déterminer les vitesses du courant, ainsi que les zones qui seront submergées. Ce facteur est fondamental dans toute étude d’impact (et donc de coût réel).
Les modèles mathématiques d’écoulement des cours d’eau,tels que WOLF, apportent maintenant des réponses extraordinairement précises à tous les cas de figure. Cependant, ils nécessitent de connaître la topographie du lit mineur et du lit majeur avec une précision, qui dans le cas du Bas Congo devrait être de l’ordre du décimètre. Les différentes méthodes permettant de connaître le « modèle numérique de terrain » ou MNT requièrent, elles, des réseaux planimétriques et altimétriques de précision.


bornes géodésiques Bas-Congo

2 – Bornes géodésiques IGC - 2005


Actuellement, six bornes géodésiques sont installées dans le Bas Congo entre Kinshasa et Moanda (fig. 2). Elles font partie d'un réseau de premier ordre de 35 bornes qui s'étend sur le tiers méridional du territoire de la RDC jusqu'au Katanga.
Il s'agit, à présent, de densifier ce réseau à l'aval de Kinshasa de manière à obtenir des points de référence situés le long du fleuve, à quelque 10 km l'un de l'autre, de manière à pouvoir travailler en temps réel (RTK) avec des radio-modems pour les levers topographiques et bathymétriques.
D'autre part, il convient également d'établir un réseau altimétrique de précision permettant notamment d'établir une relation précise entre le géoïde du Bas Congo et l'ellipsoïde WGS84 constituant la surface de référence des mesures GPS.
Des récepteurs GPS installés sur les points de référence rapprochés pourraient transmettre, en temps réel, leurs observations par voie hertzienne vers d’autres récepteurs fixes ou mobiles (terrestres ou aéroportés), de telle sorte qu’il soit possible de garantir le positionnement de tout point levé à moins de trois cm près dans le datum local. Les récepteurs mobiles peuvent être couplés à des stations totales, ainsi qu’à tout engin aéroporté permettant de déterminer économiquement les modèles numériques de terrain à 1-3 dm près (LIDAR) [13].
En ce qui concerne la bathymétrie, c’est-à-dire la mesure des hauteurs d’eau du fleuve, il semble que la seule technique envisageable, vu la grande turbidité des eaux du fleuve, est l’utilisation d’échosondeurs multifaisceaux, embarqués sur bateaux ou héliportés à très basse altitude [15].
Il sera également nécessaire de connaître avec une précision accrue les débits du fleuve en aval de Kinshasa par l’exploitation d’une station de jaugeage appropriée. Les données statistiques recueillies permettraient d’affiner les valeurs des débits turbinables et d’examiner notamment si un taux raisonnable de suréquipement est envisageable, en tenant évidemment compte des évolutions possibles dues au changement climatique global.

Conclusion

Le projet KINOC est gigantesque, mais il reste à la mesure des moyens techniques et financiers de notre époque.
L'enjeu est colossal : développement de l'intérieur du pays, exploitation de nouvelles ressources, économie de transport, rentrée de devises, sauvegarde de l'environnement planétaire, etc.
Le projet exige cependant des études préalables qui, pour être sérieuses, prendront du temps : il faut tabler sur deux décennies au moins.
C'est pourquoi, afin d'assurer dignement un avenir prometteur aux Congolais, et à leurs futurs partenaires industriels, il est urgent de commencer dès à présent pour être prêt à relever le défi des mutations énergétiques annoncées pour l’horizon 2020-2030.

Références bibliographiques

  1. ARNOULD R., 2005. La canalisation du fleuve Congo à l’aval de Kinshasa : un défi pour le XXIème siècle. Bulletin de la Société géographique de Liège, N° 46. pp 99-117.
  2. BAGULA B., 1981. Contribution à l’étude des conditions d’exécution d’un barrage perméable selon la technique des pierres lancées. Etude théorique et expérimentale de la perméabilité. Etude expérimentale d’une coupure par avancement. Université de Liège – Maîtrise en sciences appliquées. 122 p.
  3. BAGULA B., 1987. Le comportement des matériaux usuels soumis à la cavitation dans les structures hydrauliques. Université de Liège – Doctorat en sciences appliquées. 203 p.
  4. BOSSEL U., 2003. Efficiency of Hydrogen Fuel Cell, Diesel-SOFC-Hybrid and Battery Electric Vehicles. European Fuel Cell Forum, 4 p.
  5. BÜNGER U. et al, 2008, The European Hydrogen Energy Roadmap, HyWays Network Project, 56 p.
  6. CUYPERS M., 1991. Construction de barrages mobiles et d’écluses sur le fleuve Zaïre – Tronçon non navigable de Kisangani à Ubundu. Université de Liège, projet final. 61 p., 5 plans.
  7. DEHOUSSE N.M., 1985. Les écluses de navigation. Ed. LHCH-Université de Liège, (éditions française et chinoise), 350 p.
  8. DEHOUSSE N.M., 1986. Récents développements dans le domaine de la construction des écluses de navigation. Bulletin de la Classe des Sciences de l’Académie Royale de Belgique. Tome LXXII, 5ème série, 12.
  9. FRANCOU J., N’ZEZA F., 1977. L'aménagement hydro-électrique d'Inga sur le Zaïre. La Houille Blanche, 2/3, pp. 121-132.
  10. HUTZ-ADAMS F., GECKS S., 2004. Energie hydraulique des barrages d’Inga : grands potentiels pour le développement de la RDC et de l’Afrique. Suedwind Institut, Siegburg. 39 p.
  11. LEROY Benoît, 2005. Proposition de cartographie de la région du Bas-Congo en RDC. Université de Liège, projet final. 125 p.
  12. MAZZA P., HAMMERSCHLAG R., 2005. Wind-to-Wheel Energy Assessment. Fuel Cells for a sustainable World. Luzern.
  13. SKALOUD J. et al, 2006. An Eye for Landscapes. GPS World, Vol. 17, nr 5, 26-32.
  14. TOMION M.R., 2006. Report on the commercial electrolytic Production of Hydrogen, Archer Energy Systems Inc., 8 p.
  15. DIERICKX Ph., DA COL A., Utilisation des techniques sonar et laser dans le cadre de la connaissance des zones d’inondation, Gis-News, Bruxelles, nov. 2002,n°24, 6p.
  16. KREBS D., RUNTE Th., STRACK G., Planung für das schiffshebewerk am Drei-Schluchtten-Staudamm in China, Bautechnik 83, 2006, Heft 2, pp. 73-84.
  17. ANONYME, Proposal for the Expansion of the Panama Canal – Third Set of Locks Project. Panama Canal Authority, April 24, 2006, 70 p.
  18. ANONYME, Liaison fluviale européenne Seine-Escaut; Canal Seine-Nord Europe : Présentation du projet soumis à l'enquête publique. Voies Navigables de France, Béthune, Décembre 2006, 156 p.
  19. ANONYME, Progress and Accomplishments in Hydrogen and Fuel Cells. US Department of Energy, Mars 2013, 2 p.


Contact
Dr-Ir Robert ARNOULD, chargé de cours honoraire ULiège.
Courriel : R.arnould@uliege.be

Mise à jour : 20 mai 2018.


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