A. — LES FORCES HYDRAULIQUES A TRAVERS LES SIECLES

Dans les premiers temps historiques, la force humaine était le moteur presqu'exclusivement employé pour l’exécution des travaux pénibles, qui consistaient principalement dans l'élévation de l’eau pour l'irrigation et la mouture des grains destinés à l’alimentation.

Ces travaux particulièrement durs étaient le plus généralement confiés à des esclaves, à des prisonniers de guerre, ou même à des hommes libres que l’on voulait dégrader. Samson fut condamné à tourner les meules des moulins chez les Philistins, et plus tard, Plaute, à Rome, dut exécuter cette pénible tâche en punition de quelques plaisanteries qu il s'était permises sur le compte de puissants du jour.

Parfois, un âne ou un cheval suppléait l’homme dans ces fonctions.

Déjà, cependant, dans les Etats de l'Asie Mineure, plus d’un siècle avant l'ère chrétienne, on employait la force de l’eau pour .actionner les moulins à farine. Ces moulins n'étaient pourtant pas nombreux, si l’on en croit le témoignage de Strabon, qui rapporte que le moulin construit à Calyra (aujourd'hui Tunkal) par Mithridate était un objet de curiosité.

D’Asie Mineure, l'usage des moulins passa en Grèce, alors en rapport constant avec les peuples d'Asie.

Le développement de l’eau comme force motrice fut, malgré tout, très lent pendant des milliers d'années, puisqu'il faut attendre le 19 siècle pour lui voir prendre une grande extension.

Rome connut également le moulin à eau. Vitruve dans son ouvrage : « De rotis aquarïüis et hydralitis », livre X, Chapitre 10, en décrit un qu'il avait peut-être vu en Asie : et les machines décrites dans ce livre X sont considérées par lui comme de peu d'usage.

Virgile, dans les Géorgiques, décrivant les travaux du laboureur pendant l'hiver parle de la meule qui met en poudre ou du feu qui cuit les grains.

Es

Au IN° sièce de notre ère, d’après Hérodien, les soldats romains devaient moudre eux-mêmes le grain qu'ils touchaient pour leur nourriture.

Les moulins se développèrent pourtant à Rome, puisqu'à la fin du 5° siècle, les Goths qui faisaient le siège de la ville ayant détourné les eaux des canaux sur lesquels ils étaient établis, Bélissaire, défenseur de la Ville Eternelle, les fit installer sur des bateaux au milieu du Tibre.

Les Grandes Invasions des Barbares, puis des Sarrasins, ruinèrent leu: exploitation pendant quelque temps.

Le Moyen Age favorisa l'extension des moulins pour des raisons d'ordre fiscal. Le droit de mouture était au nombre des banalités dont les bénéfices étaient réservés au seigneur justicier ; les vilains devaient obligatoirement apporter leur grain à moudre au moulin de leur seigneur, moyennant redevance en nature. Ce premier essai de concentration industrielle prouve leur nombre.

Ils furent également soumis à la dîime, à la fin du 12° siècle, par le pape Célestin II.

L'emploi de la force motrice créée par l'eau n'était d’ailleurs pas limité à la mouture des grains : des moulins D . ,» » .

à fouler furent installés dans les régions productrices de laine.

- On a également retrouvé dans diverses régions renfermant du mineraï de fer, notamment dans l'Ariège, des installations hydrauliques propres à actionner les martinets situés près des forges catalanes.

La Renaissance, dont les conséquences furent aussi importantes pour les arts que pour les sciences, apporta d'importantes améliorations aux moulins à eau, en Allemagne, en Angleterre et en France.

En 1581, une série de grandes roues flottantes fut installée sur la Tamise, près du Pont de Londres, pour met-

tre en mouvement les pompes chargées de fournir l’eau à la Cité.

La force de l’eau était également déjà utilisée à cette époque pour le fonctionnement des pompes d'épuisement des mines, des moulins à huile et des moulins à tan.

Puis la roue. flottante fut remplacée aux 17° et 18° siècles par des roues à aubes et à godets et finalement par. des. roues en dessous.

Ces améliorations techniques permirent la consruction de nouveaux moulins et d'importance plus grande. Ce que. déplorait Montesquieu dans son Esprit des Lois (Livre XXIIL,: chapitre 15) en ces termes « ...et si les moulins à eau n ‘étaient pas partout établis, je ne les croirais pas aussi. utiles qu’on le dit, parce qu'ils ont fait reposer une infinité de bras, qu'ils ont privé. bien des gens de l'usage des eaux et ont fait perdre la fécondité à beaucoup de terres ».

Peut-être, pensait-il, en faisant ce. jugement, pessimiste à la fameuse machine de Marly, installée au. 17° siè-. cle, sur l'ordre de Louis XIV pour amener les eaux de la Seine dans les bassins du parc de Marly. Cette machine construite par les Insénieurs liégeois de Ville et. Rennequin Scialem se composait de tout un sysème de roues, de pompes.et de pistons, en bois armé de fer, aui couvrait tout le flanc de la colline jusqu'à l’aqueduc de Louveciennes. “

Cette installation qui portait bien la marque du Roi Soleil fut considérée à l’époque comme la huitième merveille du monde et elle a été remarquablement décrite par Michelet-en ces termes : « Maïs rien n’exprime mieux cette terrible-administration que la machine de Marly. Merveille en.opposition violente avec le paysage, un démenti à la nature. L’aimable caractère de la Seine autour de Paris, c’est son indécision, son allure molle et paresseuse de libre voyageuse, qui se soucie peu d'arriver. D'autant plus dur … seemblait son arrêt à Marly, Là, la main tyrannique de: Colbert, de Louvois, de par le roi, la faisait prisonnière | d'Etat, condamnée aux travaux forcés. Nhulles galères. de Toulon, avec leur sindre de forcats, n'étaient si fatiguantes, à voir et à entendre que l'appareil terrible où la pauvre rivière était contrainte à monter. Barrée par une digue, dans sa chute forcée, elle devait tourner quatorze roues immenses de soixante-douze pieds de haut. Ces grossières roues. de bois avc des frottements étranges et des pertes de force énorme mettaient en jeu soixante-quatorze pompes qui

buvaient.la rivière, la montaient et la dégorgeaient-à cent cinquante pieds de ‘hauteur. De ce réservoir à mi-côte, par soixante-dix neuf autres pompes; l'eau montait- encore: à cent soixante-quatorze pieds. Est-ce tout ? Non, soixante-dix huit pompes, par un dernier effort, la poussaient au haut d'une tour, d’où un aqueduc de trente-six arcades, haut de soïxante-neuf pieds, le menait enfin à Maïly. Un appareil si compliqué, d'aspect énigmatique, qui couvrait la montagne dans une étendue de deux mille pieds embarassait l'esprit. Les grincements, les sifflements de ces rouages difficiles et souvent.mal d'accord, c'était un sabbat, un supplice. L’ensemble, si on le saisissait, était celui d’un monstre, mais d'un monstre asthmatique qui n’aspire et respire qu'avec le plus cruel effort. Quel résultat ? Petit, un simple amusement, une cascade médiocre ».

Durant les 17° et 18° siècles, les moulins actionnés par la force de l’eau devinrent tout à fait communs dans l'Ouest de l'Europe et la Grande Bretagne. La force obtenue était encore généralement utilisée pour moudre le grain, mais avec l'invention du métier mécanique par Cartwright (1785), elle fut utilisée pour le tissage de l’étoffe.

La fin du 18° siècle voit la vapeur prendre -une grande importance économique. Si l’on attribue à Thomas Newemer la construction en 1711 de la première machine à vapeur capable de fonctionner, cette: machine ne prit une véritable importance économique qu'avec James Watt en 1763. Ce savant mécanicien écossais inventa de nombreuses améliorations de la plus grande importance, comme le condenteur, l'emploi dela vapeur sur les deux côtés du piston, la direction automatique.

Le début du 19° siècle n’est pas marqué par une grande extension de l’utilisation de la force hydraulique. La vapeur. attire toute l'attention et les capitaux des gouvernants et des: particuliers. On commence à construire les premiers chemins de fer. L'électricité n'est d’ailleurs qu'à ses débuts et les découvertes des premiers grands. physiciens du 19 siècle ne sont pas encore susceptibles d'applications pratiques.

Mais dans la seconde moitié du siècle, le développement de la production de l'énergie hydraulique va s’accroitre parallèlement à celle de la vapeur.

Les Ingénieurs utilisent, à partir de 1861, dans le percement du tunnel du Mont-Cenis, sous le Fréjus, des perforatrices à percussion “système Sommeiller), mues à l'air comprimé par des machines utilisant la force motrice des torrents de la région et notamment celle du Charmaix,

affluent de l’Arc.

Mais le mérite d’avoir rendu pratique l'utilisation de l'énergie hydraulique revient à un Français, Aristide Bergès.

Bergès, d'origine ariégeoise, Ingénieur des Arts et Manufactures, fabriquait de la pulpe à papier à Lancey, près de Grenoble pour les papeteries de la région. En 1868, pour produire la force nécessaire à son usine, il aménageait sur un torrent qui coulait sur les pentes du massif de la Belladone une chute d’eau de 200 mètres aboutissant aux turbines de son usine par une conduite métallique à flanc de côte d’une énergie de 1.000 CV. Adjoignant six ans plus tard à sa fabrique de pulpe une papeterie, il réussit pour obtenir la force nécessaire à sa nouvelle fabrication, à aménager une chute de 500 mètres malgré le scepticisme de ses contemporains. Un de ses voisins, M. Aubry l’imitait dans le même temps.

Bergès imagina en outre de se servir de l'électricité comme agent chimique pour le blanchiment des pâtes à papier par électrolyse des chlorures alcalins.

Cet industriel avait ainsi réalisé dans son usine la synthèse des trois grandes applications que l'aménagement des forces hydrauliques allait permettre. C'était la réalisation pratique de grandes idées et Bergès pouvait être, à juste titre, fer de son œuvre, en la présentant au Grand Public à l'Exposition Universelle de 1889.

‘À ce sujet, on peut signaler en passant que l’on attribue généralement à Bergès la paternité de l'expression « houille blanche » qui devait avoir une si grande extension dans la suite. Et l’on rapporte que certains correspondants, au début de ses travaux, lui écrivaient pour lui demander

des échantillons de ce nouveau minéral. On dit également que c'est l’homme d'Etat piémontais, Cavour, qui le premier baptisa ainsi la force des chutes d’eau.

Les réalisations pratiques de Bergès supposent la solution de trois grands problèmes techniques :

1° L'utilisation pratique de la turbine hydraulique

La turbine hydraulique remplaça l’ancienne roue de moulin qui tournait le plus souvent autour d’un axe horizontal, parfois autour d’un axe vertical.

Sommairement, la turbine est constituée essentiellement par une roue à ailettes tournant dans un plan horizontal autour d’un axe vertical ; cette roue est enfermée dans un corps fixe qui épouse tous ses contours en ménageant un espace suffisant pour laisser s’écouler l’eau de la chute qui le traverse en actionnant la roue à ailettes destinée à produire la force électrique, par l'intermédiaire de dynamos.

L'invention de la turbine paraît assez ancienne. Son perfectionnement fut poursuivi simultanément en France par Fourneyron, Jonval, Fontaine, Girard, en Angleterre par Thomson, et en Amérique par Francis et Pelton.

Les efforts de ces techniciens aboutirent à des résultats pratiques aux environs de 1850. Déjà, parallèlement aux perfectionnements de la turbine qu'il avait entrepris, Fourneyron en 1837, aménageait dans le Grand Duché de Bade une chute de 112 m. et Girard, en 1850, obtenait des résultats semblables aux environs de Gênes, ainsi qu'un papetier de Brignoud, Fredet.

Mais on n'avait pu réussir à aménager jusqu'alors les chutes élevées, les plus fortes productrices d'énergie, dont l'installation exigeait la construction de turbines capables de résister à l'énorme choc d’une colonne d’eau tombant de plusieurs centaïnes de mètres. Bergès, comme on l'a vu, résolut le problème.

2° Transport de l'énergie électrique

La découverte de la dynamo par le Liégeois Gramme

permit le transport à distance de l'énergie électrique. En effet, en 1873, à l'Exposition de Vienne, où étaient exposées les premières machines de Gramme, le physicien français H. Fontaine trouva qu'une de ces machines pouvait servir indifféremment de génératrice ou de réceptrice de courant. Et il réussit à faire touner une réceptrice unie à la génératrice par un conducteur de plus de deux kilomètres de long. Déjà auparavant, Bergès avait réalisé le transport de la force motrice à son usine, mais la distance était très courte.

Il fallut d'ailleurs attendre, près de vingt ans après, les résutats des travaux de Marcel Deprez, H. Fontaine, Gaulard, Tesla et Ferraris pour pouvoir transporter pratiquement des courants de haut voltage.

En 1883, Marcel Deprez réussissait à amener l'électricité de Vizille à Grenoble, éloignés de 15 kilomètres. Les progrès du transport de l'énergie électrique furent dès lors rapides et dès 1891 un courant triphasé de 15.000 volts transportait une force de 100 HP de Lauffen, sur le Neckar, à Francfort, soit à une distance de 140 kms. Actuellement, les transports de force à des distances de plusieurs centaines de kilomètres ne sont pas rares, malgré certaines difficultés techniques à surmonter pour éviter les trop grandes pertes dans la ligne. Il existe actuellement même des transports de force sous-marins : c’est ainsi aue la Suède exporte de la force au Danemark par des conducteurs immergés dans la Baltique.

3° Utilisation de l’Electrolyse

On a vu que Bergès avait employé l’électrolyse pour le blanchiment de sa pâte à papier. Sommairement l'électrolyse est la décomposition par le courant de substances réduites à l'état liquide, soit par voie humide, soit par voie sèche. L'application des phénomènes de l’électrolyse à l’mdustrie constitue l'électrochimie dont une des principales applications est la fabrication des engrais et explosifs tirés de l'azote atmosphérique. En 1853, le chimiste français Saint-Clair Deville avait trouvé un procédé électrolytique de fabrication de l'aluminium.

Mais le métal ainsi produit coûtait fort cher et constituait simplement une curiosité de laboratoire lorsqu’en 1886, l'Ingénieur Héroult imagina le four électrique, dans lequel le courant agit seulement pour échauffer les matières à traiter et c'est sous l’action de la chaleur seule que les dissociations et combinaisons chimiques se produisent.

Cette nouvelle application de l'électricité est l’électrométallurgie qui permet la fabrication des métaux purs et des alliages.

L'électro-chimie, comme l'électro-métallurgie exigent d'énormes quantités d'énergie électrique et ne peuvent être économiquement réalisées que dans les régions où l’électricité est à très bas prix et d’un placement parfois difficile. L'énergie nécessaire à ces deux industries est produite ordinairement par de grandes chutes de montagnes, régions peu peuplées. Ces conditions se trouvent particulièrement réal'sées dans les Pyrénées en France, et au Canada et en Norvège. Comme ces industries peuvent fonctionner de facon discontinue, elles sont également capables d’absorber les excédents d'énergie des réserves situées dans les régions montagneuses >

La guerre de 1914-1918 a permis une grande extension de l'emploi de la houille blanche. Certains belligérants manquant de houille comme l'Italie, ou dont les mines de houille étaient envahies par l'ennemi, comme la France, équipèrent rapidement les chutes d’eau situées sur leur territoire pour posséder la force nécessaire à leurs fabrications de guerre et en particulier à celles des explosifs.

Des Etats neutres, comme la Norvège qui possédaient de très abondantes ressources en houille blanche, développèrent leurs industies électrolytriques pour fournir d’explosifs les belligérants.

La production de l'énergie hydroélectrique a continué à se développer très rapidement depuis la guerre et elle joue dans le monde un rôle économique important comme il va être montré dans les notions suivantes,