Article de référence | Réf : IN300 v1

STEP futures mondiales
Stockage d'énergie par pompage d'eau de mer

Auteur(s) : François LEMPÉRIÈRE

Date de publication : 10 mai 2012

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RÉSUMÉ

Au milieu de notre siècle, les besoins mondiaux d’énergie dépasseront 100 000 TW.h/an. Toutes les autres sources étant limitées, les énergies intermittentes, principalement solaires et éoliennes, devront fournir 50 000 TW.h/an, essentiellement sous forme d’électricité. Le stockage sur une vingtaine d’heures d’une partie de cette énergie sera indispensable. Le stockage d’énergie par STEP, c'est-à-dire par pompage - turbinage entre deux grands réservoirs d’eau dénivelés, semble la meilleure solution. La capacité des 400 STEP existantes est déjà de 150 GW, la plupart du temps installés entre deux lacs artificiels de montagne. Les besoins futurs dépassant 2000 GW, des STEP marines utilisant l’eau de mer seront également nécessaires, notamment dans les régions peu montagneuses. Les solutions associées sont analysées, ainsi que leur application probable en France.

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ABSTRACT

The world energy needs will be mid century over 100.000 Twh/year. As all other sources are limited, intermittent energies, and especially solar and wind energies, shall supply some 50.000 TW.h/year most through electricity. The storage along about 20 hours of a part of this energy will be necessary.The best storage solution seems through PSP, i.e. pumping water between two large reservoirs at different levels.The world capacity of the existing 400 PSP is already 150 GW, generally between two artificial lakes in mountainous areas. As future needs will be over 2000 GW, marine PSP using sea water will also be necessary, especially in rather flat countries. Such solutions are analysed, as well as their probable utilization in France

Auteur(s)

  • François LEMPÉRIÈRE : Président HydroCoop, Association Internationale pour l'échange d'informations sur les barrages

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : stockage d'énergie

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : travaux maritimes, travaux souterrains, turbines et pompes

Domaines d'application : stockage d'énergies pour assurer les pointes de consommation, intégration des énergies intermittentes

Principaux acteurs français : Alstom

Pôles de compétitivité :

Centres de compétence :

Industriel :

Autres acteurs dans le monde : Japon

Contact : [email protected]

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in300


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4. STEP futures mondiales

Beaucoup de STEP futures pourraient être très similaires aux STEP actuelles, mais des différences seraient également probables, notamment de par la hauteur de chute, la puissance ou l'énergie par site, la réduction du coût, les impacts sur l'environnement, l'optimisation des pompes et turbines. Et ces stations devront aussi s'adapter aux sites les plus facilement disponibles.

  • Les besoins seront également importants dans des pays peu montagneux et beaucoup de STEP pourront opérer sous des chutes inférieures à 100 m. Le coût au kW plus élevé de telles usines peut être compensé, au moins en partie, par des tunnels plus courts entre les réservoirs. De très faibles chutes sont également envisageables, notamment pour de grands bassins en mer : l'usine marémotrice de la Rance en France peut opérer en pompage sous quelques mètres.

  • Les sites actuels de STEP stockent en moyenne quelques GWh. La capacité unitaire de beaucoup de sites futurs sera de dizaines de GWh et pourra même atteindre 100 GWh. Des solutions nouvelles de réservoirs peuvent devenir rentables pour de très grands stockages, le coût des digues de réservoirs augmentant comme le diamètre d'un réservoir et l'énergie stockée comme le carré du diamètre.

  • Les progrès dans l'optimisation de l'équipement, notamment la vitesse variable des pompes et turbines, permettront d'opérer avec des hauteurs de chute assez variables, tolérant de fortes variations de niveau et optimisant ainsi l'utilisation des réservoirs.

  • Des équipements optimisés et des tunnels courts permettront également des temps de réaction très réduits sur les réseaux électriques dont la qualité et la sécurité seront encore améliorées. La capacité unitaire des turbines ou pompes sera le plus souvent de quelques centaines de MW mais pourra approcher 1 GW pour réduire le coût au kW ou être de quelques dizaines de MW pour les faibles chutes, utilisant alors par exemple de nombreux groupes bulbes standardisés à axe horizontal.

  • L'exploitation de nombreux sites favorables dans les pays montagneux, où les STEP opèrent entre deux lacs de barrages, peut être très économique. L'Inde a par exemple identifié des sites pour 100 GW et le Japon augmente une capacité déjà élevée. L'utilisation de bassins artificiels en dehors des rivières...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Énergies alternatives.  -  Publication Omnisciences ECRIN (2007).

  • (2) -   Renewable energy.  -  EREC, nov. 2008.

  • (3) -   World atlas.  -  Hydropower and Dams (2010).

  • (4) -   Saisons et climats.  -  Baland.

  • (5) -   Renewable energy in Europe.  -  EREC (2004).

  • (6) -   L'état du monde.  -  Capital hors série (2009).

  • (7) -   Atlas eco.  -  Nouvel Observateur (2011).

  • ...

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