Le stockage hydraulique couplé à des énergies renouvelables intermittentes à l’île de la Réunion

Résumé du document

Le développement des énergies renouvelables, qui était il y a seulement quelques années encore limité surtout par des facteurs politiques, se heurte aujourd'hui à des limites techniques souvent ignorées des discours politiques. Les énergies renouvelables dites « fatales » telles que l'éolien et le photovoltaïque sont par nature intermittentes et encore peu prévisibles dans l'état actuel de la technologie (bien que de nombreux efforts de recherche se concentrent actuellement sur le sujet, comme le projet Anemos [CMA01]).

Or, le gestionnaire du réseau électrique doit garantir à chaque instant l'équilibre entre la demande des consommateurs et la production électrique disponible. Cette tâche est considérablement compliquée par l'augmentation du taux de pénétration des énergies fatales, qui créent des instabilités sur le réseau. En effet, si suite à un passage nuageux la production photovoltaïque chute brutalement, le gestionnaire de réseau doit être capable de compenser cette perte par d'autres moyens, la plupart du temps par des groupes diesels.

Extraits

[...] Les réseaux de différentes îles grecques sont analysés de façon non dynamique afin d'estimer la contribution de chaque unité de production : énergie conventionnelle (diesel par exemple), fermes éoliennes traditionnelles et éoliennes couplées à un stockage hydraulique STEP, regroupées sous le nom de WPS pour wind pumped storage. Hypothèses : Les fermes éoliennes et le système hydraulique STEP sont connectés par l'intermédiaire du réseau central. Le réseau absorbe en priorité l'énergie produite par les éoliennes hors du WPS. Le turbinage a pour objectif de couvrir les pics de demande. On autorise l'utilisation d'un surplus d'énergie conventionnelle (fossile) pour le pompage. [...]

[...] Les postes dominants dans le coût de production de l'électricité sont, pour des systèmes à faible autonomie, le coût du combustible, puis l'investissement initial PV. En revanche, quand l'autonomie augmente, l'importance relative du prix du combustible diminue voire s'annule pour une autonomie de 24h. Le facteur dominant dans le coût total de production devient alors l'investissement initial pour l'installation photovoltaïque. Les technologies les plus attractives pour des autonomies moyennes à importantes sont le STEP et les batteries NaS. Bibliographie : [CAR01] Analysis of the combined use of wind and pumped storage systems in autonomous Greek islands, G. Caralis and A. [...]

[...] Ile d'Okinawa, Japon Mise en service en 1999, ce stockage gravitaire de 30MW d'une hauteur de chute de 160m a la particularité de fonctionner à l'eau de mer, le réservoir inférieur communicant directement avec la mer. Ceci permet de ne pas puiser dans les ressources en eau douce, qui sont souvent limitées en milieu insulaire. En outre, moyennant bien sûr un investissement pour assurer les équipements contre la corrosion, les coûts de génie civil et de distribution sont abaissés [HIT01] Hawaii, île de Maui. La société Shell envisage le développement d'un parc éolien de 40MW à Auwahi, éventuellement couplé à une station de stockage STEP. Peu d'informations sont disponibles quant à l'état actuel du projet. [...]

[...] Veille technologique L'utilisation des STEP comme moyen de stockage couplé à des énergies renouvelables est encore un champ d'investigation relativement nouveau. Les projets actuellement en fonctionnement sont, à notre connaissance : Ile d'El Hierro, archipel des Canaries, Espagne Un système de stockage hydraulique STEP de 10MW (de 700m de chute) est d'ores et déjà en fonctionnement sur l'île d'El Hierro de l'archipel des Canaries, couplé avec 9,35MW d'éolien et 8,3MW de diesel. La partie hydraulique consiste en 3 turbines Pelton de 3.3 MW fonctionnant à rendement maximal de 10 à 100% de leur puissance nominale, ainsi qu'un système de pompage de 14 x 500kW et 2 x 1,5MW. [...]

[...] Certaines STEP sont de purs éléments de stockage, d'autres sont couplées à des centrales hydroélectriques et produisent de l'électricité. [EDF02] Puissance nette d'une chute : Pn=ρgQH (où Q est le débit d'équipement en m3/s et H la hauteur brute de chute diminuée des pertes de charge) Puissance électrique récupérable après turbinage: Pe=ηPn (où le rendement η=0,75 pour la petite hydraulique [TI02]) Le stockage hydraulique est une technologie mature et maîtrisée. Bien que peu dense énergétiquement (1kWh/m3 pour une chute de 360m), il permet de découpler lors du dimensionnement les paramètres de puissance et d'énergie (contrairement à la majorité des stockages chimiques). [...]