Hydrelect

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Presentation (Les STEP)


Les Stations de Transfert d'Energie par Pompage ( STEP )

Présentation

C’est le seul moyen qui permet le « stockage » d’électricité de masse, et sans émettre de CO2 . Ces usines pompent l’eau d’un bassin inférieur vers un bassin supérieur, pendant les heures creuses, c'est-à-dire lorsque la demande de consommation est la plus faible. L’eau stockée en hauteur pourra être turbinée aux heures de forte demande, fournissant une énergie à haute valeur ajoutée.
En France, les STEP produisent 3 TWh par an, pendant les heures de pointe.
 
Deux grandes familles d’installations sont utilisées dans les STEP, avec pour chacune de multiples variantes :
1 - Les groupes ternaires comportant sur un même arbre, un alternateur/moteur, une turbine (Pelton généralement), une pompe multicellulaire.
2 - Les groupes binaires réversibles, comportant deux machines : un alternateur/moteur fonctionnant dans les deux sens de rotation, une pompe/turbine de type Francis.
 
Pendant longtemps, les STEP furent équipées de groupes ternaires, selon un axe horizontal pour les plus anciennes, verticalement par la suite. Cette dernière disposition présente l’intérêt d’un fonctionnement sans gros problèmes mais nécessite un investissement nettement plus lourd : en génie civil, avec une hauteur de 60m environ pour l’installation des machines (dans une caverne souterraine), en électromécanique avec 3 machines sur une ligne d’arbre qui dépasse les 40m.
La ligne d’arbre comporte en outre un dispositif d’accouplement (mécanique ou hydraulique) qui permet de désaccoupler la pompe pendant le fonctionnement en turbinage.
Ce type d’installation est adapté à toutes les hauteurs de chute, la pompe multicellulaire pouvant comporter de 2 à 5 étages en fonction de cette hauteur. L’énergie nécessaire au lancement de la pompe est fournie par le fonctionnement de la turbine, sans perturber le réseau électrique.
 
Les groupes binaires sont apparus plus récemment. Dans un premier temps pour des chutes moyennes, <500m, avec les progrès en électromécanique ce type d’installation est maintenant utilisé sur des hautes chutes, au-delà de 1 000m. C’est une installation moins coûteuse mais qui n’est pas sans inconvénients.
Les pompes, qui sont équipées de roues de type Francis, fonctionnent correctement en turbine. L’inverse n’est pas valable, dans une turbine Francis le profil des aubes ne convient pas pour le pompage (le flux de l’eau étant inversé).
Ces pompes peuvent comporter une ou plusieurs roues, dans cette dernière configuration elles ne possèdent généralement pas d’aubes directrices permettant le réglage de puissance en turbinage, c’est donc un fonctionnement tout ou rien.
La technologie continuant de progresser, cet inconvénient est maintenant résolu, les constructeurs proposent des pompes/turbines réglantes à 1 et à 2 étages pour des hauteurs de chute maximum respectivement de 700m et 1 200m !
L’autre grand problème que posent les groupes binaires est celui du lancement en pompe, différentes solutions ont été apportées.

 
Comme on va le voir par quelques descriptions dans les pages qui suivent, les STEP font appel à des technologies complexes, des technologies qui continuent d’évoluer et chaque installation constitue un cas particulier.
STEP2.jpg
schéma de principe d'une STEP