L’énorme potentiel du pompage hydraulique

En Europe, le potentiel de stockage d’électricité dans de nouvelles stations de transfert d’électricité par pompage, à construire à partir de centrales hydroélectriques existantes, est dix fois supérieur aux stockages actuels – en volume (TWh).

 PSP-PotentialTelle est la conclusion principale de la première étude exhaustive de potentiel basée sur les systèmes d’information géographique, publiée voici quelques mois – elle a failli m’échapper ! – par l’Institut  de l’énergie et du transport de Petten, aux Pays-Bas, un des Joint Research Centres de la Commission européenne.

Le potentiel de développement hydroélectrique en Europe est aujourd’hui plutôt restreint, chacun en convient. Mais c’est une erreur communément partagée de croire que cela vaut aussi pour les stations de transfert d’électricité par pompage – les STEP, ou en anglais PHS ou PSP pour pumped-hydro storage ou pumped-storage plants. Contrairement à l’hydroélectricité de barrage, où l’on cherche à accumuler des semaines de précipitations, les PSP n’ont pas besoin de volumes considérables, surtout si leur rôle principal est de stocker l’électricité pour quelques heures ou quelques jours seulement. Nul besoin pour cela de barrer une vallée. L’emprise au sol des stations est faible, leurs impacts environnements minimes. Néanmoins Marcos Gimeno-Gutierrez et Roberto Lacal-Arantegui ont pris soin de distinguer un potentiel réalisable tenant compte de toutes les contraintes environnementales éventuelles, d’un potentiel théorique encore plus important.

On entend parfois dire que les renouvelables « variables » ou « fatales » ne peuvent pas être développées davantage faute de technologies de stockage. Toutes les études montrent que ce n’est pas le cas: interconnexions, capacités flexibles et gestion de la demande, ainsi que les capacités de stockage déjà présentes dans les systèmes électriques (plus de 140 GW de STEP dans le monde), permettent sans doute d’intégrer des proportions de renouvelables variables voisines de celles du Danemark (30%) ou du Portugal (plus de 20%) sans difficultés. Une étude commanditée par l’ADEME montrait que 25% d’éolien et de PV en France nécessiterait au plus de réaliser les 2 GW de STEP supplémentaires déjà prévus dans la programmation pluriannuelle des investissements. L’AIE publiera dans un mois une étude aux conclusions convergentes, basée sur 7 études de cas.

Ce que l’étude du JRC montre, c’est que lorsqu’il faudra aller vers des pourcentages bien plus élevés d’éolien et de PV, si des capacités de stockage nettement plus importantes semblent nécessaires, elles pourront être réalisées sans difficultés insurmontables. L’étude donne des potentiels en GWh – volumes de stockage – facteur physique limitant, contrairement aux capacités électriques elles-mêmes, qui ne résultent que d’arbitrages économiques. En France, par exemple, le volume actuel de stockage des STEP est de 184 GWh pour quelque 5 GW de capacité, et  le potentiel réalisable de 4 000 GWh – 20 fois plus donc. Une confirmation de ce que les hydrauliciens ne cessent de dire à qui veut bien les entendre – il y a aujourd’hui un problème de « modèle d’affaires » (business model) pour les STEP, mais pas de limites physiques à court terme.

L’étude est disponible à l’adresse suivante:

http://ec.europa.eu/dgs/jrc/downloads/jrc_20130503_assessment_european_phs_potential.pdf

9 réflexions sur « L’énorme potentiel du pompage hydraulique »

  1. pascal bazile

    L’association L’Étang Nouveau pour laquelle je milite, travaille depuis longtemps sur la transformation en pompage-turbinage de la chaîne hydroélectrique de Durance.
    Ce serait d’abord pour nous le moyen d’améliorer nettement d’état écologique de cette rivière à sec (ou peu s’en faut)
    Mais on nous opposait le problème de rentabilité des STEP en France (dont votre article confirme la malheureuse permanence) et le manque de bassin aval, parfois d’autres points techniques. la situation n’était pas mûre.
    Mais le réchauffement climatique et la crainte de manquer d’eau en PACA commence à faire se pencher beaucoup de cerveaux sur le cas de la Durance, alors …
    le lien sur l’article: https://letangnouveau.wordpress.com/2016/04/30/transformer-la-chaine-hydroelectrique-de-durance-en-chaine-a-pompage-turbinage/
    n’hésitez pas à visionner le diaporama, c’est le plus détaillé…
    en tout cas merci pour l’article qui apporte un peu d’eau à notre STEP…
    cordialement
    PBazile association L’Etang Nouveau

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  4. Etienne Dettai

    Le potentiel théorique de 6,3 TWh peut sembler *énorme* par rapport au 184 GWh actuel, mais …. il en faudrait 70 à 95 TWh de capacité pour le stockage saisonnier si toute notre consommation *actuelle* devrait être fourni par des éoliennes et le solaire PV. Sans parler des besoin si on passe aux voitures électriques, les pompes à chaleur et l’électrolyse pour fournir de H² l’industrie etc.
    On peut obtenir ces chiffres en utilisant les séries de production EnR et de consommation téléchargeables sur le site du RTE. Je me tiens à votre disposition si vous êtes intéressés aux détails.
    Ce n’est pas très réjouissant, mais ça compromet sérieusement l’avenir des « 100% renouvelables ».
    Cordialement,
    Etienne D.

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    1. Cédric Philibert Auteur de l’article

      Oui je veux bien votre démonstration. Pour moi le stockage saisonnier n’est pas nécessaire si on a un bon équilibre entre le soleil et le vent, l’un produisant plus en été, l’autre en hiver. Les véhicules électriques sont dotés de stockage, les électrolyseurs sont modulables et interruptibles, la chaleur est moins coûteuse à stocker que l’électricité… Le seul vrai défi c’est le Dunkelflaute… la semaine ou la quinzaine avec une faible production éolienne et solaire, en général une fois par an…

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  5. Etienne Dettai

    La démonstration se tient sur un classeur Excel de quelque 150 000 lignes, basées sur les séries statistiques téléchargées sur le site de RTE. Je finalise le document explicatif puis je vous le fais parvenir sur votre adresse email de blog, si elle est fonctionnelle. Je vous envoie dès aujourd’hui un extrait de ce document, représentant le cas STEP le plus simple, pour illustration.

    En avance je dois dire que les chiffres que j’ai annoncés tiennent compte de la complémentarité solaire/éolienne, en appliquant le mix optimal de 29 % de puissance solaire pour 71% d’éolienne qui minimise la capacité de stock.

    J’ai aussi des scénarios pour le power-to-H2-to-power, power-to-gaz-to-power, que je dois finaliser : les rendement étant bien moindres, le stockage nécessaire est bien plus important : 108 à 129 TWh.

    Cordialement

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  6. Mouret

    TRES interessant débat
    Même si le rendement est moindre le stockage dans les batterie de voiture est aussi auguré par la présentation De la future volkswagen électrique à Munich avec son réversible échange d’énergie prévu d’emblée. ici c’est la facilité qui parait interessante
    De même le stockage par air comprimé a sur une petite échelle un rendement de 70%

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  7. studer

    Cet article est totalement hors sol, quand il balaye d’un revers de main les obstacles rédhibitoires entre ce qui est THEORIQUEMENT possible de faire et ce qui est raisonnablement envisageable.
    Car la France dispose de 0,2 TWh de STEP, et si on a arrêté d’en construire c’est pour raisons tant économiques que sociétales (souvenez vous de Sivens…). Dire qu’on pourrait passer à 5 TWh et même plus relève totalement de l’utopie.
    Surtout quand on admet – ce qui est exact – qu’on pourrait se trouver 15 jours par an, avec un mix vent/soleil, à dépendre essentiellement des STEP au moment où la consommation journalière d’électricité dépasse allègrement 1 TWh.
    Même l’ADEME (!) a renoncé à s’appuyer sur des STEP pour chercher le Graal vers le 100 % d’énergies renouvelables, et a préféré le « power to gaz to power » qui a d’autres défauts théoriques (rendement) et pratiques (coût, risques liés au gaz…) au point qu’aucun industriel n’a encore réalisé de stockage à grande échelle avec ce procédé.
    M. Philibert, vous devriez vous appuyer sur de vrais ingénieurs qui ont de l’expérience, et non des théoriciens comme ceux de l’ADEME voire des journalistes, idéologues ou politiciens qui n’ont aucune notion des réalités industrielles et encore moins des contraintes économiques.
    Sinon, vous confondrez toujours la théorie et la réalité.
    Au fait, vous n’avez pas parlé du nucléaire, qui est une réalité (tout du moins en France) et qui peut très bien vivre sans stockage, puisque c’est une énergie de stock ?

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    1. Cédric Philibert Auteur de l’article

      En l’occurrence il s’agit du Joint Research Center de la Commission européenne. Un potentiel théorique ne signifie pas que tout est réalisable, mais il montre que tout n’a pas été réalisé. Les STEP sont un des moyens efficaces de stocker de l’électricité sur des durées de l’ordre de la semaine, l’hydrogène et ses dérivés un moyen moins efficace mais moins coûteux (en cavités salines, ou en réservoir d’ammoniac) pour garder de plus grandes quantités d’énergie en réserve pour les « Dunkelflaüte ». Répondant à des besoins différents, ces moyens se complètent et ne s’opposent pas.

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