Les stockages d'énergie par pompage turbinage

De ce constat naissent les barrages dit « de pompage-turbinage », ils sont quand à eux les moins connus du grand public.

Cette technique est appelé STEP cela signifie Stockage d'Energie par Pompage-turbinage.

La dite technique est connue depuis la fin du 19emes siècle. Les centrales STEP permettent d’éviter les gaspillages d’électricité lors des heures creuse comme le nuit ou le week-end et de pallier à l’intermittence de la production électrique des secteurs éolien et solaire qui ne peuvent pas fonctionner en permanence. En hiver lors des pics de consommations lorsque la consommation nationale était de 96 350 mégawatt le 15 décembre 2010 à l’occasion de la chute des températures, la compagnie électrique peut mettre en fonctionnement très rapidement  en environ 6 minute leurs barrages à retenue d’eau pour pallier à la forte demande.

Une STEP  http://www.planete-tp.com
Une STEP http://www.planete-tp.com

Les STEP sont des centrales dites « réversibles » car elles bénéficient de deux modes de fonctionnement qui sont utilisé pour transvaser de l’eau d’un bassin inférieur vers un bassin supérieur et inversement.<

Le premier mode de fonctionnement est le mode pompage

Eco source.info
Eco source.info

L’eau du bassin inférieur est pompée vers le bassin supérieur lorsque le bassin inférieur tend vers le vide et lorsque le réseau produit un surplus d’énergie lors d’heure creuse ou d’un pic de production. Ce surplus sert alors à actionner les pompes.

Le second mode de fonctionnement est le mode turbinage

Eco source.info
Eco source.info

Lorsque le réseau connaît un déficit de production électrique, la circulation de l'eau est inversée. 
La pompe devient alors turbine et restitue  l'énergie accumulée précédemment. 

 

Cette opération engendre entre 15 et 30 % de perte d’électricité, cependant elle permet de stocker de l’énergie inutilisée. On peut alors dire que le surplus d’électricité est convertit en énergie potentielle gravitationnelle de l’eau.

 

On peut comparer les STEP à  un robinet, lorsqu’on veut de l’électricité on ouvre l’eau, lorsqu’on n’en veut plus on ferme l’eau.

 

Comme toute technologie cette technique a des avantages :

-      Il y a une sécurisation d’approvisionnement du réseau électrique

-      La technologie pompe, turbine et barrage hydroélectrique est simple et mainte fois éprouvé

-      En ces temps de crise énergétique, il y a une optimisation de la production énergétique avec le stockage  de l’énergie produite en surplus.

-      Une partie de l’eau est renouvelé lors de la fonte des neiges au printemps.

 

 

Cependant cette technique a aussi des inconvénients :

-      Il y a un impact non négligeable sur l’hydrologie et le paysage.

-      Le cycle de pompage / turbinage engendre des pertes d'énergie allant de 15% à 30%.

 

En France cinq S.T.E.P. totalisant 5 Gw modulent une fourniture moyenne de 60 Gw. Elles sont situées dans la moitié Sud Est de la France.

 

 

Barrage STEP de Grand Maison   Google Eatrh
Barrage STEP de Grand Maison Google Eatrh

Aujourd’hui la plus grande centrale de ce type en France se trouve à Grand Maison dans les Alpes, avec ses 1800 mégawatt elle est aussi puissante que la centrale nucléaire de Fessenheim !

Ce barrage mesure  550 m de long et 140 m de haut. D’une contenance de l’ordre de  135 millions de m³ d'eau, cette centrale a une puissance de 1 800 MW. La surproduction d’électricité nucléaire permet de remonter l’eau vers le bassin supérieur. 

 

La STEP du Lac Noir

La station de transfert d'énergie par pompage du Lac Noir a été la première centrale hydroélectrique du genre en France. Construite entre 1928 et 1933 par René Koechlin.

Elle fonctionne avec deux bassins réservoirs, le Lac Blanc et le Lac Noir, situés à 125 mètres de dénivelé l'un de l'autre. Le principe de cette énergie renouvelable est simple. Quand la demande de courant est très forte, l'eau du bassin supérieur est turbinée et recueillie dans le bassin inférieur. Dès que la consommation diminue, l'eau est pompée et remontée dans le bassin supérieur. 

L'ancienne centrale du Lac noir  les-vosges.blogspace.fr
L'ancienne centrale du Lac noir les-vosges.blogspace.fr

L’électricité utilisée pour le pompage provenait alors de la Kembs qui était première centrale à l’époque sur le Rhin. En cas de coupure générale de l’alimentation elle constituait un maillon intéressant pour la sécurité énergétique d’approvisionnement, en effet 80 000 KW pouvait être disponible en 7 minutes et ce pendant 6 heures.

 

 

Schéma de l'ancienne centrale  Wikipédia
Schéma de l'ancienne centrale Wikipédia
Les deux lacs   Google Earth
Les deux lacs Google Earth

La centrale est fermée depuis 2002 à la suite d'une inondation provoquée par la déformation d'un conduit d'évacuation de l'une des turbines. La salle des machines s'était alors retrouvée sous 25 mètres d'eau. 

Le Futur

EDF va investir près de 50 millions d'euros dans la construction d'une nouvelle usine moins puissante (50 mégawatts et un alternateur) contre 80 mégawatts et 4 alternateurs avant.

 

les Dernières Nouvelles d'Alsace du 18 Novembre 2011
les Dernières Nouvelles d'Alsace du 18 Novembre 2011
Panneau d'information au Lac Noir
Panneau d'information au Lac Noir
Détail du panneau d'information
Détail du panneau d'information
Détail du panneau d'information
Détail du panneau d'information

Etude de cas: L'avenir des STEP

L'ingénieur François Lempérière propose un concept de STEP de grande ampleur sous forme d'atoll. 

Projet d'atoll STEP http://www.decouplage.org/article-29513608.html
Projet d'atoll STEP http://www.decouplage.org/article-29513608.html

Des réservoirs seraient formés par une digue, l'eau serait pompée grâce à la production intermittente d'éolienne (offshore) et de panneaux solaires. 
D'après ses prévisions, un atoll de 23 km carré, sur une hauteur de 90m, permettrait de stocker 160 GWh. 
L'installation pourrait ainsi compenser l'indisponibilité de 25 GW d'énergie éolienne.

 

http://a59.idata.over-blog.com
http://a59.idata.over-blog.com

Pour François Lempérière "Il n’y a aucun verrou technologique et une possibilité d’optimisation des pompes et turbines. Les impacts environnementaux défavorables sont beaucoup plus réduits que pour les S.T.E.P. de montagne ; les déplacements de population sont nuls ou limités à une dizaine de personnes par site. Les impacts très favorables sur l’emploi peuvent être directs et indirects (tourisme, aquaculture).L’excédent de sites par rapport aux besoins devrait faciliter l’acceptation locale.

 

DECOUPLAGE.org Le carnet de l'éco-innovation
DECOUPLAGE.org Le carnet de l'éco-innovation
http://www.intellego.fr
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