La centrale hydroélectrique de pompage de Nant de Drace, d’une capacité de stockage de 20 GWh d’électricité, est désormais en exploitation dans les Alpes suisses près de la frontière avec la France. Depuis près de 200 ans, au cours de la période que nous appelons la révolution industrielle, nous, les humains, profitons de l’énergie stockée dans les combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz pour alimenter notre civilisation. Ces carburants résultaient de la décomposition de milliards de milliards de plantes et d’animaux – des organismes qui dépendaient de la lumière du soleil pour leur existence.
Lorsque nous les brûlons aujourd’hui, nous libérons de l’énergie qui a été séquestrée pendant des millions d’années. Cette énergie supplémentaire s’ajoute à l’énergie solaire que notre planète reçoit du soleil chaque jour. Nous, les humains, avons trouvé un moyen de libérer des millions d’années d’énergie stockée en moins de deux siècles et nous nous demandons ensuite pourquoi notre activité perturbe les rythmes naturels de la Terre. Eh bien, duh, les gens!
Beaucoup se demandent pourquoi des publications comme Clean Technica sont de tels sombres, bavardant toujours sur le changement climatique conduisant à une planète en surchauffe qui ne sera plus en mesure de soutenir la vie humaine. Ils pensent que nous créons ce genre de choses juste pour obtenir des clics supplémentaires sur Internet. En vérité, nous sommes comme des canaris dans la mine de charbon – annonciateurs d’une calamité qui nous frappera tous si nous continuons à agir comme si nous étions les maîtres de la Terre, alors qu’en fait c’est l’inverse.
Le renouvelable est une question d’opinion
Le charbon, le pétrole et le gaz sont renouvelables, si nous sommes prêts à les attendre des millions d’années. Mais si nous voulons une énergie propre qui ne perturbe pas l’équilibre délicat de la nature, nous n’avons d’autre choix que de découvrir de nouvelles façons de récolter la puissance presque infinie du soleil. Les panneaux solaires et les éoliennes font précisément cela. Le problème, c’est qu’elles sont intermittentes alors que la société que nous avons construite exige un accès instantané à l’énergie, en particulier à l’électricité, à chaque seconde de chaque jour. Cela signifie que nous devons trouver des moyens de stocker une partie de cette énergie solaire et éolienne.
Il existe des dizaines de façons de le faire. Nous pouvons fabriquer des batteries pour stocker une partie de cette énergie. Nous pouvons remplir les wagons de rochers et les hisser dans les montagnes afin qu’ils puissent générer de l’électricité lorsqu’ils redescendent. Nous pouvons empiler des blocs de béton massifs les uns sur les autres et les utiliser pour faire tourner des générateurs lorsqu’ils sont abaissés. Ou nous pouvons remplir de grands réservoirs d’eau lorsque l’électricité est abondante et bon marché afin que l’eau puisse couler plus tard, faisant tourner des turbines électriques géantes au fur et à mesure.
Pompé Hydro 14 ans dans la fabrication
C’est précisément ce qu’a fait un consortium dirigé par le producteur d’électricité Alpiq et les Chemins de fer fédéraux suisses. Après plus de 14 ans, l’installation de pompage-hydraulique du Nant de Drance est terminée et opérationnelle. « Le rendement est supérieur à 80 % : pour chaque kilowattheure d’électricité utilisé pour pomper l’eau en amont, 0,8 est injecté dans le réseau », explique Alain Sauthier, ingénieur en chef et directeur de l’usine de Nant de Drance. « La capacité de stockage électrique du réservoir dépasse celle de 400 000 batteries de voitures électriques. »
« À l’avenir, il sera de plus en plus nécessaire de stocker de grandes quantités d’électricité, car les sources renouvelables remplacent progressivement les énergies nucléaire et fossile », explique Sauthier. Il ajoute que l’énergie solaire et éolienne sont des ressources volatiles qui ne produisent pas nécessairement de l’électricité quand on en a besoin, c’est pourquoi des systèmes comme celui-ci sont si importants. Ils peuvent stocker de l’énergie et contribuer à maintenir la stabilité de l’ensemble du réseau électrique européen.
Selon Swiss Info, depuis le début du projet il y a plus de 14 ans, 18 kilomètres de tunnels ont été creusés dans les Alpes valaisannes entre la retenue d’Emosson, un lac artificiel construit en hauteur en 1955, et la retenue du Vieux Emosson au sud. L’Emosson a une capacité de 25 millions de mètres cubes (environ 6,5 billions de gallons). Voici une vidéo accélérée qui montre le processus de construction.
Des véhicules lourds ont utilisé ces tunnels pour acheminer tout le matériel et l’équipement nécessaires à la réalisation du projet, des bâtiments préfabriqués avec des bureaux aux vannes à bille pesant plus de 100 tonnes. La salle des machines au cœur du système mesure 200 mètres de long, 32 mètres de large et 52 mètres de haut, suffisamment haute pour que la tour Eiffel puisse tenir à l’intérieur. D’une capacité de 900 mégawatts, Nant de Drance est l’une des centrales de production les plus puissantes d’Europe.
Sauthier est particulièrement fier des 6 pompes/turbines, quasi uniques au monde par leur taille et la technologie utilisée. « En moins de dix minutes, on peut inverser le sens de rotation des turbines et passer de la production d’électricité au stockage. Cette flexibilité est essentielle pour réagir rapidement aux besoins du réseau électrique et adapter la production et la consommation d’électricité. Sinon, vous risquez un effondrement du réseau et une panne d’électricité, comme cela s’est produit au Texas au début de l’année.
Crédit image : Nant de Drance / Sébastien Moret
Gérer la demande en temps de guerre
L’installation de Nant de Drance a été mise en service juste à temps pour aider l’Europe à relever le défi de garder les lumières allumées sans accès au gaz naturel de Russie. La Suisse prévoit un certain nombre de mesures pour réduire la demande d’électricité cet hiver. Le gouvernement demandera d’abord des mesures de conservation volontaires, puis il prévoit de limiter les utilisations non essentielles comme l’éclairage des vitrines, l’utilisation de radiateurs mobiles ou d’autres utilisations de l’éclairage nocturne.
Il demande également aux citoyens de limiter l’utilisation de l’électricité pour recharger leurs voitures électriques. Si nécessaire, il pourrait ordonner à 30 000 entreprises d’économiser jusqu’à 30 % de leur consommation d’électricité et demander aux gens de différer la recharge de leurs voitures électriques. On estime que ces trois étapes pourraient réduire la demande d’électricité jusqu’à 30 %. En dernier recours, le gouvernement pourrait fermer certaines parties du réseau électrique.
« Vous devez imaginer cela comme un puzzle. Des segments individuels seraient supprimés pendant quatre heures, puis réactivés tandis que d’autres seraient supprimés. Certaines parties du réseau – les pièces du puzzle – n’auraient pas d’électricité pendant quatre heures, puis seraient à nouveau alimentées pendant quatre ou huit heures selon la situation », a déclaré Michael Frank, directeur de l’association VSE des compagnies d’électricité suisses. Reuter.
616 000 sites hydroélectriques pompés
Selon Matthew Stocks de l’Université nationale australienne, il existe 616 000 sites dans le monde où des centrales hydroélectriques à pompe en circuit fermé pourraient être construites. Construire seulement 1% d’entre eux pourrait résoudre tous les problèmes liés au stockage des énergies intermittentes en se basant uniquement sur des considérations géographiques, dit-il.
C’est l’idéal. La réalité est que les installations hydroélectriques à pompage sont généralement situées à une certaine distance des endroits où l’électricité est la plus nécessaire. Cela signifie qu’il doit y avoir une ligne de transmission à haute tension les reliant aux centres de population et commerciaux. Ces liaisons sont assez coûteuses à construire et obtenir l’autorisation de les connecter au réseau électrique plus large peut être un défi.
Selon le Poste de Washington, il y a au moins 930 gigawatts de capacité d’énergie propre et 420 gigawatts de stockage qui attendent d’être construits en Amérique aujourd’hui. Beaucoup de ces produits d’énergie renouvelable et de stockage de batterie en attente ne peuvent pas être connectés au réseau électrique, ils ne sont donc pas construits assez rapidement. « C’est un énorme problème », déclare David Gahl, directeur exécutif du Solar and Storage Industries Institute. « Si nous n’apportons pas de changements, nous n’atteindrons pas les objectifs étatiques et fédéraux en matière de changement climatique. »
Les plats à emporter
Tout stockage d’énergie présente des avantages et des inconvénients. L’hydroélectricité pompée ne peut pas fournir les services de stabilisation de fréquence et de tension d’une batterie lithium-ion, mais elle peut stocker de l’énergie pendant des mois, voire des années, ce qu’aucune batterie ordinaire ne peut faire, pas même les batteries fer-air ultra durables de Form Energy. Une installation de stockage de batterie conventionnelle peut être achevée en quelques mois. L’hydroélectricité pompée prend souvent plus d’une décennie pour être mise en service.
Le génie du stockage de l’énergie consiste à savoir quelle technologie fonctionne le mieux pour chaque cas d’utilisation individuel. Certes, il y a une place dans l’arsenal des techniques de stockage d’énergie pour l’hydraulique pompée, et l’installation de Nant de Drace fait déjà ses preuves, grâce à la vision de gens qui ont commencé à penser à la construire il y a près de deux décennies.
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