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Aspects techniques

Centrales de pompage-turbinage

A quoi servent les centrales de pompage-turbinage?

Le pompage-turbinage est une méthode éprouvée pour équilibrer l’offre et la demande de manière à la fois économique et écologique au sein d’un réseau d’électricité.

L’énergie électrique ne peut pas être stockée en grande quantité. Les centrales doivent donc à tout moment produire très exactement la quantité d’électricité dont le réseau de distribution a besoin. Lorsque, quelque part, une cuisinière est mise en marche, à ce moment précis, une centrale doit pouvoir produire l’énergie additionnelle nécessaire. Les besoins d’électricité au sein d’un réseau de distribution fluctuent fortement au cours de la journée. C’est la nuit que la consommation est la plus basse, et sur le coup de midi et le soir qu’elle est la plus élevée.

Contrairement aux centrales nucléaires et aux centrales au fil de l’eau, les centrales de pompage-turbinage sont capables d’adapter très rapidement la production d’électricité aux fluctuations des besoins. L’interaction optimale entre les différents types de centrales garantit un approvisionnement sûr et économique 24 heures sur 24. Les centrales de pompage-turbinage peuvent aussi transformer en précieuse énergie de pointe l’électricité excédentaire produite aux heures creuses. A cette fin, elles pompent de l’eau dans le bassin d’accumulation (le bassin supérieur donc) dans le but d’utiliser cette eau ultérieurement pour produire de l’électricité.

Voici comment fonctionne une centrale de pompage-turbinage

Une centrale de pompage-turbinage dispose d’un bassin supérieur (ou d’accumulation) et d’un bassin inférieur. En général, elle est équipée de trois types de machines: une turbine, un générateur/moteur et une pompe.

Quand la centrale produit de l’électricité, l’eau est amenée du bassin supérieur, le bassin d’accumulation, dans un puits sous pression. L’eau entraîne alors une turbine qui entraîne à son tour le moteur/générateur (qui, dans ce cas précis, est utilisé comme générateur). L’électricité produite est injectée dans le réseau de distribution. Après être passée dans la turbine, l’eau parvient au bassin inférieur. En mode de pompage, le moteur/générateur joue le rôle de moteur. Il est alors alimenté par l’électricité du réseau, de manière à entraîner la pompe. Celle-ci aspire l’eau du bassin inférieur et la repompe dans le bassin d’accumulation.

   

Principe de fonctionnement d’une centrale de         Principe de fonctionnement d’une centrale
pompage-turbinage en mode turbinage                  de pompage-turbinage en mode pompage

(production de courant)

Le pompage-turbinage implique toujours des pertes. Le mode turbinage ne permet de récupérer que trois quarts environ de l’énergie électrique consommée pour le pompage. Malgré cette perte, le procédé garde tout son sens, car il permet de transformer en précieuse énergie de pointe l’offre excédentaire de courant durant les heures creuses. 

Source: www.axpo.ch

 

Deux exemples de projets de pompage-turbinage

1) RhoDix
L’idée étudiée consiste à pomper de l’eau à la sortie de l’usine de Nendaz ou dans le Rhône et à la ramener en deux étapes, via la conduite forcée existante de la Grande Dixence, d’abord dans le bassin de compensation de l’usine de Fionnay puis, de là, dans le lac des Dix. Cette énergie potentielle peut ensuite être utilisée pour la production de courant dans les usines de Fionnay et de Nendaz de la Grande-Dixence, ainsi que dans l’usine de Bieudron de Cleuson-Dixence.
(Source: projet étudié par la direction de la Grande-Dixence SA)

2) Aménagement de pompage-turbinage entre Mauvoisin et la Grande-Dixence
Le barrage de Mauvoisin étant situé environ 400 mètres plus bas que celui des Dix, l’idée est de relier les deux aménagements par un puits permettant de pomper l’eau du premier dans le second, puis de la turbiner du second dans le premier. Cet aménagement joue donc deux rôles : permettre le stockage de l’électricité en transformant l’énergie électrique en énergie potentielle (par pompage durant la nuit), puis, de produire de l’électricité par turbinage de l’eau aux heures de pointe afin de répondre à la forte demande.
(Source : « Aménagement de pompage-turbinage entre Mauvoisin et la Grande-Dixence », prof. A. Schleiss, M. Müller, S. Micheloud, projet de master, juin 2008, EPFL)

Pompage-turbinage et protection de l’environnement
« Les potentiels de la force hydraulique, de loin l’énergie renouvelable la plus importante en Suisse, doivent continuer à être exploités et, le cas échéant, étendus. C’est ce que veut le Parlement, et l’annonce de 540 projets de RPC atteste bien que la force hydraulique est en train de renaître. Il faut tout entreprendre pour que les pertes de capacité dues au changement climatique et aux restrictions d’ordre environnement puissent être au moins compensées. Tant les grandes centrales que les petits aménagements hydroélectriques ont leurs chances et leurs potentiels. Les centrales de pompage-turbinage sont appelées à jouer un rôle clé notamment pour des raisons économiques. Cela requiert des approches écologiques, ne serait-ce qu’en raison du nombre de bassins de compensation nécessaires. Mais cela ne signifie pas qu’il faille pousser la force hydraulique à tout prix : la protection des paysages et de la nature pose avec acuité la question d’une future planification sectorielle nationale de l’utilisation et de la protection de la force hydraulique, complétée par des dispositions cantonales. Cela dans le but de délimiter les sites adéquats, de ne générer que des impacts écologiques minimaux et, en contrepartie, mettre sous protection une fois pour toutes les cours d’eau ou les paysages ayant une grande valeur écologique. Dans ce sens, outre le financement de mesures compensatoires, il faudrait remettre en discussion le « centime paysager », c’est-à-dire le versement généralisé de contributions de compensation aux régions dans lesquelles il a été renoncé à l’utilisation de la force hydraulique. » (Source : Michael Kaufmann, NZZ n° 42, vendredi 20 février 2009).