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Construction à l'intérieur des montagnes : la demande mondiale de stockage hydroélectrique par pompage explose
11 décembre 2023
Depuis un siècle, les centrales hydroélectriques à accumulation par pompage du monde entier stockent secrètement de l'électricité dans des lacs de montagne isolés. Mais le passage aux sources d'énergie renouvelables entraîne une augmentation des constructions. Lucy Barnard en apprend plus.
Surplombant la beauté déchiquetée des Highlands écossais, Coire Glas, une vallée en forme de fer à cheval abritant un lac de montagne clair au-dessus des rives du Loch Lochy, semble être un endroit improbable pour construire un mégaprojet.
Dans cet endroit isolé, entouré de bosquets de pins, une équipe d'ouvriers du bâtiment de l'entreprise Strabag creuse un tunnel dans la roche qui, espèrent-ils, fera partie d'une vaste nouvelle installation de stockage d'énergie.
Les travaux sur le tunnel d'exploration, qui mesure 4 m de large et s'étendra jusqu'à 1 km dans le flanc de la montagne écossaise, ont commencé en mai 2023 et devraient se poursuivre pendant la majeure partie de 2024, alors que le développeur, la compagnie d'électricité SSE, consolide les plans d'une salle des turbines caverneuse au plus profond de la montagne.
SSE affirme que son projet de centrale de stockage hydroélectrique par pompage à Coire Glas, qui comprendra à terme un barrage de 92 m de haut et deux réservoirs, reliés par un système de tunnels et une salle des turbines, va plus que doubler la capacité du Royaume-Uni à stocker de l'électricité pendant de longues périodes.

Selon lui, l'installation, qui utilise une technologie utilisée depuis près d'un siècle pour stocker l'électricité produite par les éoliennes offshore d'Écosse, pourrait fournir suffisamment d'énergie pour alimenter trois millions de foyers pendant 24 heures.
Le concept de Coire Glas est assez simple : un barrage sera construit sur Coire Glas, formant un réservoir supérieur. En période de faible demande énergétique ou de production excédentaire, l'électricité sera utilisée pour pomper l'eau du Loch Lochy vers le réservoir situé 500 m plus haut, stockant ainsi l'énergie. Ensuite, lorsque la demande est élevée ou que la production d'autres variables est faible, l'énergie est libérée en utilisant l'eau pour produire de l'hydroélectricité.
« Coire Glas est un exemple classique », explique Matt Sykes, directeur chez Arup chargé de la gestion des équipes de génie civil et de creusement de tunnels, qui a conseillé SSE sur le projet. « Le projet comprend non seulement le creusement d'un tunnel à travers la montagne, mais aussi d'énormes installations souterraines, notamment une caverne électrique qui devrait mesurer environ 50 m sur 30 m sur 30 m supplémentaires. Il faut également prévoir tout le câblage pour amener et sortir l'électricité. Il faut également prévoir des travaux maritimes. Et tout cela doit être fait avec le moins d'impact possible sur l'environnement, il y a donc beaucoup de travail à faire dans ce domaine également. »
Bien que les ministres écossais aient approuvé l'installation de stockage par pompage de 1,5 GW en 2020, SSE dit espérer que le gouvernement britannique s'engagera en faveur d'un mécanisme de stabilisation des revenus avant de commencer les principaux travaux de construction du projet.
« D’un point de vue technique, Coire Glas est un véritable défi », explique Sykes. « Rien que pour accéder au site, il faut compter une heure de trajet dans un véhicule spécialement modifié. Les entrepreneurs devront donc réfléchir à la manière d’acheminer les machines � peut-être deux ou trois tunneliers � jusqu’� cet endroit. Il serait très coûteux de transporter beaucoup de béton jusqu’� un endroit aussi isolé, donc la construction du barrage est un véritable défi. De plus, le site se trouve sur la faille de Great Glen, ce qui pourrait poser des problèmes géologiques, car la faille a altéré la roche. »
Pourquoi est-il si difficile de construire une centrale de pompage-turbinage ?
Nicholas Burmeister, ingénieur chez ILF Consulting Engineers, basé en Autriche, qui travaille sur le projet Coire Glas, ajoute que même se procurer les composants pour un tel projet peut être un casse-tête logistique.
« Obtenir les composants est une véritable entreprise multidisciplinaire », explique Burmeister. « Les turbines et les pompes sont énormes. Il n’y a qu’un nombre limité de fournisseurs sur le marché. Passer une commande auprès de ces entreprises est assez délicat. Il faut trouver le temps de faire toute la modélisation numérique, puis de construire des modèles physiques des pompes et des turbines. Ensuite, il faut les tester � ils ne disposent que d’un certain nombre de bancs d’essai, donc la production dans leurs usines est évidemment limitée. »
« Il peut même être difficile de planifier le port dans lequel ces équipements vont arriver ou la manière dont ils vont arriver sur le site », ajoute-t-il. « Il faut s’assurer que le port maritime dans lequel le navire arrive dispose des grues adéquates pour soulever l’équipement. Faut-il construire des routes ou renforcer des ponts sur le chemin ? »

Des défis similaires ont pourtant déjà été relevés. À quelques kilomètres de là , sur les rives de la rivière Awe, la centrale électrique de Cruachan, qui fonctionne selon le même principe, stocke de l’électricité dans les montagnes écossaises depuis 1965. Lors de la construction dans les années 1950, une équipe de 1 300 hommes, surnommés affectueusement les « Tigres du tunnel », ont utilisé des foreuses pneumatiques portatives pour percer des trous dans la roche granitique solide, puis les ont remplis de gélignite avant de les faire exploser.
Aujourd'hui, Cruachan peut fournir 440 MW d'électricité et est devenue une destination touristique à part entière, avec un salon de thé très apprécié. La centrale électrique de Dinorwig, dans le parc national de Snowdonia, au nord du Pays de Galles, a ouvert ses portes en 1984 et peut fournir une puissance maximale de 1 728 MW et dispose d'une capacité de stockage d'environ 9,1 GWh.
En fait, la première installation de stockage par pompage a été ouverte en 1907 à Engeweiher en Suisse et aujourd'hui, le stockage par pompage est devenu la forme de stockage d'énergie la plus répandue dans le monde. Selon la base de données mondiale sur le stockage d'énergie du ministère américain de l'énergie, il représente 95 % de toutes les installations de stockage à suivi actives dans le monde.
Selon Burmeister, les centrales de pompage-turbinage étaient autrefois construites pour équilibrer la charge imposée au réseau électrique pendant les périodes de forte demande, par exemple pour faire face à la surtension provoquée par le fait que des personnes de tout le pays regardent le même programme de télévision au même moment, puis allument la bouilloire pour se préparer une tasse de thé. Cependant, depuis l’avènement des services de streaming, ce problème est devenu moins préoccupant.
Au lieu de cela, alors que la production d'électricité passe des centrales à charbon et à gaz aux centrales solaires et éoliennes, les sociétés énergétiques investissent à nouveau dans la construction de nouveaux projets de stockage par pompage pour stocker l'électricité produite lors des journées particulièrement venteuses et ensoleillées - et pour la réutiliser les jours où le soleil ne brille pas ou où le vent ne souffle pas.
« C’est une chose de construire des tonnes et des tonnes d’éoliennes offshore. Nous les voyons tourner et nous pensons tous qu’elles alimentent la bouilloire de quelqu’un. Mais pour l’instant, la majeure partie de cette énergie ne sert à rien, car le réseau électrique pourrait en avoir suffisamment », explique Burmeister. « Le stockage par pompage permet de stocker l’énergie qui aurait autrement été gaspillée. »

À cet effet, après une accalmie qui peut parfois durer 40 ans, les compagnies d’électricité du monde entier se précipitent pour construire de nouvelles installations de stockage par pompage.
Où seront construites la plupart des nouvelles installations de pompage-turbinage ?
Selon l'Agence internationale de l'énergie, la capacité mondiale de stockage par pompage devrait augmenter de 56 % pour atteindre plus de 270 GW d'ici 2026, la plus forte croissance étant enregistrée en Inde et en Chine.
Les mégaprojets de stockage par pompage actuellement en construction comprennent la centrale hydroélectrique de Kannagawa près de Minamiaki au Japon qui, une fois achevée en 2032, devrait avoir une capacité installée totale de 2 820 MW ; et Snowy Hydro 2.0 en Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, dont l'achèvement est prévu pour 2028.
Selon Sykes, la forte demande en matière de stockage par pompage est la principale raison pour laquelle ILF a signé un protocole d’accord avec Arup pour travailler sur Coire Glas et jusqu’� 13 autres projets similaires. Et, comme les sources d’énergie renouvelables fournissent une offre croissante d’électricité à l’échelle mondiale, la demande pour de tels projets de grande envergure est susceptible de croître encore davantage.
« Les nouveaux systèmes de stockage par pompage comme Coire Glas sont essentiels pour atteindre la neutralité carbone », déclare M. Sykes. « À l’heure actuelle, partout dans le monde, nous payons beaucoup d’argent pour que nos éoliennes s’éteignent lorsqu’il y a du vent, car une fois que le vent dépasse la demande, nous n’avons aucun moyen de stocker cette énergie. La beauté du stockage par pompage est qu’il s’agit d’une technologie vieille d’un siècle qui nous permet de stocker cette énergie de manière propre pour les moments où nous en avons besoin. Nous ne pourrons pas atteindre la neutralité carbone sans cela. »
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