{"id":1369,"date":"2014-08-16T08:54:39","date_gmt":"2014-08-16T07:54:39","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.mr-int.ch\/?p=1369"},"modified":"2015-05-17T13:01:07","modified_gmt":"2015-05-17T12:01:07","slug":"energies-intermittentes-stockage-et-restitution","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/?p=1369&lang=en","title":{"rendered":"\u00c9nergies intermittentes : stockage et restitution"},"content":{"rendered":"

(No English translation available)<\/em><\/p>\n

Lorsque les productions d\u2019\u00e9nergie sont intermittentes pour cause de nuit, de nuages ou d\u2019absence de vent, il faut soit renoncer \u00e0 se fournir avec de telles sources ou alors stocker de l\u2019\u00e9nergie en r\u00e9serve pendant le temps productif pour la r\u00e9cup\u00e9rer plus tard.<\/p>\n

Le proc\u00e9d\u00e9 de pompage et de turbinage de l\u2019eau est l\u2019un des moyens de stockage dont la technologie est prouv\u00e9e. Pour son \u00e9conomie, c\u2019est une autre histoire.<\/p>\n

Quand on pompe on perd environ 14% d’\u00e9nergie et quand on turbine de m\u00eame. Donc le stockage-d\u00e9stockage restitue seulement environ 74% de l’\u00e9nergie fabriqu\u00e9e initialement (les 26% partent en chaleur dans l’environnement).<\/p>\n

Petit probl\u00e8me simple:<\/h3>\n

Supposons qu\u2019une r\u00e9gion n\u2019\u00e9change pas d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 avec ses voisins. Elle dispose seulement d\u2019un parc \u00e9olien et photovolta\u00efque (EP) pour la production, et de stations de pompage-turbinage (PT) pour le stockage et la fourniture en temps creux. Aucune autre source d\u2019\u00e9nergie n\u2019est disponible.<\/p>\n

Les consommateurs utilisent en continu une puissance de 100 MW (0.1 GW). Il faut donc fournir 877 GWh par ann\u00e9e (de 8766 h en moyenne).<\/p>\n

Le facteur de charge de ce parc de production est de 20% du temps (typique pour photovolta\u00efque en Suisse: 10-15%, \u00e9olien: 20-25 %). On fera l\u2019hypoth\u00e8se que cette intermittence se fait sur un cycle moyen de 1 jours au plus long, ce qui d\u00e9termine le volume d\u2019eau \u00e0 stocker.<\/p>\n

Pendant que le parc EP travaille il doit : fournir 100 MW aux clients et suffisamment de MW pour le pompage.<\/p>\n

Pendant que le parc EP ne travaille pas il faut fournir 100 MW aux clients \u00e0 partir de l\u2019eau stock\u00e9e en altitude.<\/p>\n

Les stations PT pompent pendant que le parc EP produit et turbinent pendant que le parc EP est en d\u00e9faut, chacune de ces op\u00e9rations a un rendement \u00e9nerg\u00e9tique de 86%.<\/p>\n

QUESTIONS :<\/h5>\n

1. Quelle doit \u00eatre la puissance nominale du parc EP ?<\/p>\n

2. Et celle du total des stations PT ?<\/p>\n

3. Quelle doit \u00eatre la surface du lac de retenue si l\u2019\u00e9l\u00e9vation est de 800 m en moyenne avec un niveau du barrage fluctuant de \u00b15 m sur un cycle de 24 h?<\/p>\n

R\u00c9PONSES :<\/h4>\n

Pendant la p\u00e9riode active (1753 h) le parc WP fournit 175 GWh aux consommateurs.<\/p>\n

Pendant la p\u00e9riode inactive (7013 h) il faut \u00eatre en mesure de leur fournir 701 GWh.<\/p>\n

Pour cela il faut en avoir stock\u00e9 815 GWh car le rendement du turbinage est de 86%.<\/p>\n

Pour stocker 815 GWh il faut avoir produit 948 GWh car le rendement du pompage est de 86%.<\/p>\n

Donc pendant la p\u00e9riode active du parc il faut produire 175 + 948 = 1123 GWh<\/p>\n

Question 1 : puissance nominal du parc EP<\/h4>\n

Puissance \u00e0 installer : 1123\/1753 = 0.641 GW,
\nsoit 6,4 fois plus que ce que les consommateurs consomment instantan\u00e9ment, 5 fois \u00e0 cause de l\u2019intermittence, et 1,4 fois pour se \u00ab payer \u00bb le stockage \u00e0 cause de rendements inf\u00e9rieurs \u00e0 100%.<\/p>\n

Question 2 : puissance nominale des stations PT<\/h4>\n

Puissance nominale des pompes : 815\/1753= 0.465 GW,
\nqui turbineront \u00e0 100 MW car c\u2019est ce qui est demand\u00e9 par les consommateurs.
\nLa puissance nominale \u00e0 installer est donc 4,7 fois plus \u00e9lev\u00e9e que la consommation instantan\u00e9e des consommateurs.<\/p>\n

Question 3 : bassins de retenue \u00e0 800 \u00b1 10 m d’\u00e9l\u00e9vation pour 1 jours de cycle<\/h4>\n

1 m3<\/sup> \u00e0 une hauteur moyenne de 800 m repr\u00e9sente une \u00e9nergie de 7.85 MJ<\/p>\n

Le d\u00e9bit de pompage doit \u00eatre de 465\/7.85 = 81.7 m3<\/sup> s-1<\/sup><\/p>\n

En 4.8 h de pompage (20% du temps du cycle) on aura stock\u00e9 81.7\u00b7 3600\u00b7 4.8 = 1,02\u00b7 106 m3<\/sup><\/p>\n

Sur 10 m de hauteur il faudra une surface de 51\u2019200 m2<\/sup>, un lac ou une portion de lac de 255 m de diam\u00e8tre.<\/p>\n

Il faut remarquer qu\u2019une installation de haute d\u00e9nivellation a une fonction mixte d\u2019accumulation des eaux du bassin versant dans lequel elle est install\u00e9e et de pompage-turbinage. L\u2019installation de l\u2019Hongrin en Suisse a une puissance de 240 MW et une d\u00e9nivellation de 800 m entre le lac L\u00e9man et le lac de retenue, elle a un rendement de 75% environ, elle va \u00eatre bient\u00f4t doubl\u00e9e \u00e0 480 MW (avec le m\u00eame lac dont le niveau fluctuera deux fois plus) pour un investissement de 330 million de francs (270 M\u20ac). Une nouvelle installation au Nant de Drance est en construction qui aura une puissance de 900 MW et une d\u00e9nivellation de 320 m en moyenne. Elle devrait atteindre un rendement combin\u00e9 record de 80%. L\u2019investissement est de 1.9 milliard de francs (1.55 G EUR), soit 1.7 EUR\/W.<\/p>\n

Investissements :<\/h4>\n

Les installations photovolta\u00efques ont un co\u00fbt d\u2019investissement d\u2019environ 2 EUR\/W.<\/p>\n

Les \u00e9oliennes co\u00fbtent environ 1 EUR\/W.<\/p>\n

Ainsi avec un parc compos\u00e9 de 73% d\u2019\u00e9oliennes et de 27% de panneaux solaires l\u2019investissement pour fournir continument 100 MW sera de :<\/p>\n

641\u00b7 (0.73\u00b7 1+0.27\u00b7 2) + 465\u00b7 1.7 = 1\u2019606 million EUR.<\/p>\n

Alternative A :
\nau lieu de pompage turbinage des turbines \u00e0 gaz pourraient servir d\u2019\u00e9nergie d\u2019appoint pour les p\u00e9riodes creuses. Avec un co\u00fbt d\u2019investissement de 0.75 EUR\/W le co\u00fbt total serait alors de<\/p>\n

100 \u00b7 (0.73 \u00b71 + 0.27 \u00b7 2) + 100 \u00b7 0.75 \/0.8= 221 million EUR, auxquels il faudrait ajouter le prix du gaz pour 80% du temps, soit 18 million EUR par an.<\/p>\n

Alternative B :
\nrenoncer \u00e0 ce parc EP, installer des centrales \u00e0 gaz ayant un facteur de charge de 80%, et importer le gaz n\u00e9cessaire (ou l\u2019extraire sur place s\u2019il y en a):<\/p>\n

100\u00b7 0.75\/0.8 = 94 million EUR<\/p>\n

et au prix du gaz de 25 EUR\/MWh il en couterait 22.4 million EUR par ann\u00e9e.<\/p>\n

Comparaison<\/h4>\n

La station au fil de l\u2019eau sur le Rhin \u00e0 Rheinfelden (Allemagne et Suisse), r\u00e9cemment reconstruite pour 380 million d\u2019euro avec des turbines modernes, a une puissance nominale de 100 MW pour un d\u00e9bit de 1500 m3<\/sup>\/h ; sa hauteur de chute est entre 6 et 9.1 m. En une ann\u00e9e moyenne elle produit 600 GWh soit une utilisation de 68.4% de la capacit\u00e9 nominale. Pour fournir les 100 MW de l\u2019exemple de calcul il faudrait 1.46 installations de ce type soit un investissement de 556 million d\u2019euro. Mais dans ce cas il ne faut pas oublier qu\u2019une usine au fil de l\u2019eau produit de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 dite de bande et que la bande fluctue selon les saisons et les pluies. Un mix avec p.ex. de l\u2019hydraulique \u00e0 accumulation (sans pompage) est donc n\u00e9cessaire.<\/p>\n

Discussion<\/h3>\n

L\u2019exemple trait\u00e9 ci-dessus est simpliste mais r\u00e9v\u00e9lateur. Il faudrait le multiplier par 68 pour l\u2019appliquer \u00e0 une Suisse referm\u00e9e sur elle-m\u00eame (consommation en 2013).<\/p>\n

La mise en place de strat\u00e9gie uniquement orient\u00e9e vers l\u2019autonomie \u00e9nerg\u00e9tique \u00e0 base d\u2019\u00e9olien, de photovolta\u00efque et d\u2019hydraulique, sans apport de carburants ou de mati\u00e8re fissile, demande que soient construites des installations de haute capacit\u00e9 nominale qui seront tr\u00e8s mal utilis\u00e9es : 6,4 fois la consommation nominale pour la g\u00e9n\u00e9ration et 4,7 fois pour le pompage<\/p>\n

Selon la mani\u00e8re de calculer (malices politiques comprises) le co\u00fbt de production au kWh serait de 3 \u00e0 6 fois plus \u00e9lev\u00e9 que le prix spot europ\u00e9en actuel.<\/p>\n

\u00c9cr\u00eater toute la production d\u2019une Suisse devenu autonome par pompage-turbinage est physiquement impensable dans la g\u00e9ographie du pays : environ 18 GW de puissance de pompage \u00e0 installer dans nos montagne, soit 1,5 fois l\u2019ensemble de la capacit\u00e9 hydro\u00e9lectrique actuelle du pays.<\/p>\n

Avec un objectif plus modeste de se fournir en \u00e9olien et photovolta\u00efque pour seulement un quart des besoins, la faisabilit\u00e9 s\u2019am\u00e9liore mais non la base des co\u00fbts d\u2019investissement et les cons\u00e9quences sur les prix pour le consommateur.<\/p>\n

Conclusion<\/h3>\n
    \n
  • Le probl\u00e8me de l\u2019\u00e9cr\u00eatage des \u00e9nergies intermittentes n\u2019est pas r\u00e9solu par le pompage-turbinage, ni par d\u2019autres techniques, toutes moins au point et plus co\u00fbteuses. Seule une petite partie du mix \u00e9nerg\u00e9tique peut \u00eatre compens\u00e9 par le peu d\u2019installations qui existent ou peuvent \u00eatre construites en Suisse.<\/li>\n<\/ul>\n
      \n
    • La justification initiale des installations de pompage-turbinage r\u00e9sidait dans le diff\u00e9rentiel entre le prix du MWh en p\u00e9riode de pointe et celui des p\u00e9riodes de faible demande. Or depuis que l\u2019Allemagne a massivement investi dans le photovolta\u00efque les capacit\u00e9s disponibles au milieu de la journ\u00e9e sont abondantes et les prix de pointe ont chut\u00e9 en cons\u00e9quence, d\u00e9truisant le mod\u00e8le \u00e9conomique de ce pompage-turbinage. Les millions investis ou en train d\u2019\u00eatre fi\u00e8rement investis sont maintenant orphelins, la transition \u00e9nerg\u00e9tique doit venir \u00e0 la rescousse.<\/li>\n<\/ul>\n
        \n
      • La transition \u00e9nerg\u00e9tique est g\u00e9n\u00e9ratrice d\u2019investissements surdimensionn\u00e9s et non rentables.<\/li>\n<\/ul>\n
          \n
        • Il faut une cause d\u2019ordre sup\u00e9rieur pour justifier les p\u00e9nalit\u00e9s qu\u2019elle impose \u00e0 l\u2019\u00e9conomie et le risque d\u2019en faire p\u00e2tir la comp\u00e9titivit\u00e9 internationale.<\/li>\n<\/ul>\n
            \n
          • Ce qui est all\u00e9gu\u00e9 est la n\u00e9cessit\u00e9 de r\u00e9duire les \u00e9missions de gaz carbonique dans l\u2019atmosph\u00e8re, ce que la Suisse ne fait pas car elle n\u2019a presque pas de production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 thermique. Par ailleurs cet imp\u00e9ratif est plus que douteux et en aucun cas urgent. Il pourrait aussi \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 par la continuation et l\u2019extension des capacit\u00e9s de production nucl\u00e9aire (dont le facteur de charge est de l\u2019ordre de 90%).<\/li>\n<\/ul>\n
              \n
            • C\u2019est donc sur la seule opposition au nucl\u00e9aire que se fonde cette transition : par crainte de catastrophes (alors que les barrages, eux, ne c\u00e9deront jamais\u2026), et du probl\u00e8me que pose la gestion des d\u00e9chets radioactifs. Or la derni\u00e8re votation populaire \u00e0 ce sujet a eu lieu en 2003, r\u00e9sultant nettement par le refus (par 66.3%) de la sortie du nucl\u00e9aire et (par 58.4%) de la prolongation du moratoire de construction qui \u00e9tait en cours.La voie maintenant d\u00e9cid\u00e9e par le Conseil f\u00e9d\u00e9ral est donc en contradiction avec la volont\u00e9 populaire. Elle se base sur des sondages ou sur l\u2019intime conviction des conseillers f\u00e9d\u00e9raux ; dans les deux cas c\u2019est gravement insuffisant.\n

              Par ailleurs si le nucl\u00e9aire pr\u00e9sente vraiment les dangers qu\u2019on lui attribue ce n\u2019est pas en 2025 ou 2035 qu\u2019il faudrait \u00e9liminer ce risque mais maintenant, sans d\u00e9lai. Or, \u00e0 part les anti-nukes habituels, personne ne propose cela. Serait-ce irresponsable ?<\/li>\n<\/ul>\n

                \n
              • De fort corps se sont constitu\u00e9s qui, sans vergogne, tirent profit de ce gouffre financier et du surco\u00fbt de l\u2019\u00e9nergie que le consommateur devra payer. Car on oublie trop volontiers que l\u00e0 o\u00f9 des co\u00fbts sont engag\u00e9s par les uns cela signifie des revenus pour d\u2019autres.<\/li>\n<\/ul>\n
                  \n
                • L’ \u00ab\u00a0\u00e9conomie\u00a0\u00bb voit d’un meilleur \u0153il 1606 millions d’investissement que seulement 94, surtout si elle n’a aucun souci de rentabilit\u00e9 \u00e0 se faire. C’est pourquoi aucune \u00e9tude de rentabilit\u00e9 ne se fait plus sans la biaiser par des sch\u00e9mas plus ou moins maffieux bas\u00e9 sur des taxes sp\u00e9ciales, des subventions ou des incitations en faveur d\u2019op\u00e9rateurs \u00e9conomiquement non viables, mais politiquement habiles.Apr\u00e8s des ann\u00e9es de r\u00e9sistance l\u2019industrie \u00e9lectrique elle-m\u00eame a baiss\u00e9 les bras et accepte de jouer ce jeu dangereux pour la sant\u00e9 \u00e9conomique (et mentale) du pays. Les soi-disant industries et services verts sont des fromages pour entrepreneurs malins qui se font financer en grande partie, directement ou non, par des deniers publics sans avoir besoin de justifier leur raison d\u2019\u00eatre au-del\u00e0 du \u00ab il faut sauver la plan\u00e8te \u00bb.<\/li>\n<\/ul>\n

                  Il faut arr\u00eater ces imb\u00e9cilit\u00e9s, mais je ne sais pas comment nager contre cet imposant flux de pens\u00e9e monolithique.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

                  Lorsque les productions d\u2019\u00e9nergie sont intermittentes pour cause de nuit, de nuages ou d\u2019absence de vent, il faut soit se fournir ailleurs soit alors stocker de l\u2019\u00e9nergie en r\u00e9serve pendant le temps productif pour la restituer plus tard. Dans le cas du pompage-turbinage il faut investir 17 fois plus que pour une simple centrale thermique \u00e0 gaz.
                  \nLa transition \u00e9nerg\u00e9tique est absurde.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"iawp_total_views":7,"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[36,12],"tags":[],"class_list":["post-1369","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-energie","category-politics-fr"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1369","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1369"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1369\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1369"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=1369"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mr-int.ch\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=1369"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}