Station de transfert d’énergie par pompage (STEP)
Stockage d’énergie qui pompe de l’eau vers un bassin supérieur quand l’électricité est bon marché ou abondante et la turbine quand on a besoin de puissance ; c’est la première forme de stockage réseau dans le monde.
Les STEP représentent la plus grande partie de la capacité énergétique de stockage réseau installée dans le monde : environ 180–190 GW de puissance (IHA 2024), pour un stockage de l’ordre de 9 000 GWh, même si les batteries ajoutent désormais de la puissance plus vite. La Chine, le Japon et les États-Unis possèdent les plus grands parcs.
L’énergie stockée dépend du volume d’eau et de la hauteur de chute :
Un million de m³ sous 400 m de chute stocke environ 1 090 MWh avant pertes. Principaux paramètres :
- Rendement aller-retour : 70–85 % pour les centrales modernes
- Durée : en général 6–20 heures à pleine puissance, bien davantage pour certains aménagements saisonniers
- Réactivité : passage en turbinage en 1–3 minutes environ depuis l’arrêt, en quelques secondes si la machine tourne déjà ; les groupes à vitesse variable et ternaires peuvent aussi régler leur puissance en mode pompage
- Durée de vie : 50–100 ans pour le génie civil, avec une rénovation des équipements électromécaniques tous les 30–40 ans
La plupart des centrales utilisent des pompes-turbines Francis réversibles. Parmi les grandes installations : Fengning (Chine, 3,6 GW), Bath County (États-Unis, environ 3 GW) et Dinorwig (Royaume-Uni, 1,7 GW, réputée pour sa capacité de démarrage autonome).
Les contraintes sont géographiques et financières : topographie adaptée, longs délais de construction (5–10 ans) et lourd investissement initial. Les STEP en circuit fermé « hors rivière », cartographiées à l’échelle mondiale par l’ANU, évitent les impacts sur les cours d’eau et suscitent un intérêt croissant comme stockage de longue durée pour les réseaux très renouvelables.
Termes associés
Tous les termes →- Hauteur de chute
Différence d’altitude entre la surface de l’eau à la prise d’une centrale hydraulique et la sortie de la turbine ou le niveau aval ; avec le débit, elle détermine la puissance disponible.
- Turbine Francis
Turbine hydraulique à réaction à aubes fixes, où l’eau entre radialement et ressort axialement ; le modèle le plus répandu, employé pour les moyennes chutes d’environ 30 à 700 m.
- Rendement aller-retour
Part de l’énergie injectée dans un système de stockage que l’on récupère à la décharge, mesurée à une frontière définie (cellule, côté DC ou raccordement AC au réseau).
- Stockage d’énergie de longue durée (LDES)
Stockage capable de restituer sa puissance nominale pendant environ 8 heures ou plus, pour couvrir les accalmies de plusieurs jours et les déséquilibres saisonniers hors de portée des batteries de 2 à 4 heures.
- Démarrage autonome (black start)
Remise sous tension d’un système électrique après une panne générale ou partielle, à l’aide de groupes capables de démarrer sans alimentation venant du réseau.
- LCOS (coût actualisé du stockage)
Coût moyen par MWh restitué sur la durée de vie d’un moyen de stockage, investissement, exploitation, énergie de charge et pertes de rendement compris.