STEP — Pompage-turbinage
Le géant discret du stockage d'énergie : pomper l'eau vers le réservoir haut quand l'électricité est bon marché ou excédentaire, puis la relâcher dans les turbines aux heures de pointe. La STEP détient encore la grande majorité de la capacité mondiale de stockage raccordé au réseau, très loin devant les batteries. C'est le moyen éprouvé de stocker de l'énergie de quelques heures à plusieurs jours.
Les grandes familles
Deux réservoirs, un dénivelé
Un bassin haut et un bassin bas reliés par une conduite forcée. On pompe en heures creuses (électricité abondante), on turbine en heures de pointe. Le rendement aller-retour atteint environ 70 à 80 %.
Pompes-turbines réversibles
Pompes-turbines réversibles (souvent de type Francis), et machines à vitesse variable (DFIM) qui règlent la puissance même en phase de pompage. La STEP souterraine et la STEP en eau de mer élargissent les sites possibles.
Arbitrage & services système
Arbitrage entre heures creuses et heures de pointe, réserve de puissance, inertie mécanique, réglage de fréquence et capacité de redémarrage du réseau (black-start) après un effondrement.
Enjeux clés
- Échelle de stockage — le pompage-turbinage est de très loin le plus grand stockage raccordé au réseau du monde : il pèse l'essentiel de la capacité installée, ce qu'aucune autre technologie n'égale à ce jour.
- Rendement & dimensionnement — le rendement aller-retour (~70-80 %) et l'énergie stockée dépendent de la hauteur de chute et du volume des réservoirs : c'est la géométrie du site qui fixe la puissance et l'autonomie.
- Services système — réglage de fréquence, inertie mécanique et black-start : des services que les batteries peinent à fournir à cette échelle et sur cette durée, et que la STEP assure depuis des décennies.
- Contraintes d'implantation — il faut la bonne géographie — un dénivelé, de l'eau, deux bassins — et accepter des délais de construction longs ainsi qu'une acceptation locale parfois difficile.
- Machines à vitesse variable — les machines DFIM à vitesse variable permettent de régler la puissance et la fréquence même en mode pompage, ce que les machines à vitesse fixe ne savent pas faire.
Voir aussi
Normes spécifiques au pompage-turbinage
- IEC 61362 — Guide pour la spécification des systèmes de régulation des turbines hydrauliques (gouverneurs, asservissement de puissance et de fréquence).
- IEC 60193 — Essais de réception sur modèle des turbines, pompes-turbines et pompes d'accumulation hydrauliques (mesure du rendement).
- IEC 62933 — Systèmes de stockage d'énergie électrique : terminologie, paramètres de performance et exigences pour le stockage raccordé au réseau.
- IEC 61850 — Postes numériques et automatisation : protocoles de communication pour le contrôle-commande des installations électriques.
Fiches normes liées sur IndustryHub
Acteurs majeurs
Turbines réversibles & équipement
GE Vernova, Voith Hydro, Andritz Hydro, Toshiba.
Exploitants
EDF, Iberdrola, China Yangtze Power, Drax (Cruachan).
Contrôle-commande
ABB, Siemens, Emerson.
Ingénierie
AFRY, Stantec, Mott MacDonald.
Repères
| Fait | Année | Source | Leçon |
|---|---|---|---|
| « La plus grande batterie du monde » | 1985 | Bath County (Virginie, USA) | Longtemps décrite comme la plus grande STEP du monde, surnommée « la plus grande batterie du monde » — elle illustre le rôle des STEP à l'échelle du gigawatt sur plusieurs heures. |
| Domination du stockage mondial | — | Stockage réseau mondial | Le pompage-turbinage représente encore la large majorité du stockage d'énergie raccordé au réseau dans le monde, très loin devant les batteries lithium malgré leur croissance rapide. |