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STEP à vitesse variable, solution à l’intermittence de l’éolien

Publié le 26 décembre 2012 par Lenergeek

STEP à vitesse variable, solution à l’intermittence de l’éolienLes stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) permettent de stocker de l’énergie, et notamment le surplus d’énergie produit par les sources intermittentes (éolien, solaire) lors des périodes de faible consommation électrique. Les STEP à vitesse fixe peuvent être modernisées (STEP à vitesse variable) pour améliorer leur rendement.

La Commission Européenne vient d’accorder un soutien financier de 13,3 millions d’euros à Estorage, consortium piloté par EDF. L’un des principaux axes de ce projet consiste à convertir une STEP à vitesse fixe en STEP à vitesse variable.

STEP et stockage d’électricité

Les STEP sont, à l’heure actuelle, le meilleur système connu pour stocker le surplus d’électricité produit par les énergies intermittentes comme l’énergie éolienne ou l’énergie solaire. Equipées de turbines à pompe, elles permettent en effet de gérer la fluctuation de la demande :

Une STEP permet de stocker de l’électricité lorsque la demande est faible et que le niveau de production est élevé. C’est la phase de pompage.

Inversement, une STEP permet de générer de l’électricité lors des pics de consommation, si au même moment les niveaux de production sont bas. C’est la phase de production.

L’eau est utilisée comme source d’énergie intermédiaire : lorsque la demande baisse, le surplus d’énergie produite permet de pomper de l’eau vers un réservoir situé plus haut que la turbine.

Lorsque la demande augmente, l’eau stockée est lâchée. Elle génère de l’électricité grâce à la turbine.

Vitesse variable 

Les STEP permettent d’assurer l’équilibre entre production et consommation. Cet équilibre est déterminant pour la stabilité du réseau électrique, et son exploitation en continu.

Or les STEP à vitesse fixe permettent seulement la régulation électrique en mode production. Elles ne permettent pas d’ajuster la puissance absorbée lors du pompage. Le pompage n’est possible qu’avec  une quantité fixe d’énergie.

Par conséquent, si la quantité d’énergie disponible pour le stockage est faible, une STEP équipée d’une turbine-pompe à vitesse fixe ne pourra pas la stocker.

Les STEP à vitesse variable permettent de réguler le niveau d’énergie qu’elles consomment, et donc de réguler la puissance absorbée pendant le pompage. Elles peuvent donc pomper de l’eau même si la quantité d’énergie disponible est faible.

Le rendement des cycles de pompage/turbinage est donc fortement amélioré car le réservoir d’une STEP à vitesse variable peut être rempli en permanence.

Cette souplesse permet de réduire les séquences d’arrêt et de redémarrage de la STEP,  mais aussi d’améliorer la qualité de l’électricité injectée dans le réseau (maintient de la fréquence et de la tension).

Un potentiel important

La majorité des STEP en service en Europe sont à vitesse fixe. Leur transformation en STEP à vitesse variable représente donc un enjeu important pour le stockage du surplus d’électricité produit par les énergies intermittentes.

La transformation de la STEP du Cheylas (Isère), qui sera mise à l’œuvre par le consortium eStorage, devrait permettre d’accroître la capacité de régulation de 70 MW au cours de la nuit, période propice au stockage d’énergie puisque c’est le moment pendant lequel la consommation est la plus faible.

A l’échelle européenne, la modernisation du parc de STEP à vitesse fixe pourrait permettre de fournir 10 GW de capacité de régulation supplémentaire.

Cette modernisation permettrait de disposer de davantage d’énergie propre sans moyens de production supplémentaires, et de limiter ainsi le recours aux centrales thermiques polluantes lors des pics de consommation.


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