Accumulation d’électricité

Un accumulateur hydraulique d’électricité comporte une usine, exploitant la chute d’eau venue d’un barrage en altitude, passant par une conduite forcée ou un puits blindé. En plus, on trouve dans une telle usine un système de pompage, prélevant l’eau du lac inférieur et remontant l’eau dans le lac supérieur. En examinant les caractéristiques de l’installation, on arrive à en déduire la durée maximale d’exploitation à pleine puissance. Ce genre d’accumulateur est ce qui se fait de mieux; mais à l’expérience, on s’aperçoit qu’il n’est pas possible d’accumuler de quoi remplacer des usines thermiques, électro-nucléaires ou autres: ni les puissances, ni les capacités n’y suffisent.

Données sur le barrage à deux lacs de l’Hongrin-Léman.

Il y a à Veytaux, au bord du lac Léman, une telle usine depuis 1971. Volume d’eau du lac artificiel de l’Hongrin 52 mio m3, hauteur de chute 883 m.

[ En italique, les données déduites des caractéristiques. ]

Energie potentielle = 1’000 [kg/m3] x 9.81 [m/s2] x 883 m = 8’862’230 Joules / m3

<=> Puissance potentielle  = 2.4 kW/m3 turbiné

Données sur l’usine de Veytaux

De gros travaux y sont en cours, pour en doubler la puissance, pour un montant d’environ 330 millions de CHF. Pour illustrer ce qui s’y passe, voir l’émission de la RTS_UN, où les protagonistes croient encore travailler dans le cadre d’un remplacement de l’énergie nucléaire …

   Emission du mardi 12 janvier 2016 vers 19H00

Le pompage 24 m3/s, consomme environ 2.7 kWh/m3, durée du remplissage total environ 602 heures, soit 25 jours. Le turbinage restitue environ 2 kWh/m3, soit environ 32.4 m3/s pour 240 MW  => durée du turbinage au maximum 18 jours 14 heures. En doublant l’usine, au mieux on double la puissance et les débits, mais évidemment on divise aussi par deux au moins les durées …

Rendement du système d’exploitation hydraulique: 2 / 2.4 ≈ 83%. Rendement du système pompage-turbinage: 2 / 2.7 ≈ 74% , donc les pertes dûes à l’usage de l’accumulation sont de 26%. 

Source des données:

   http://www.alpiq.com/fr/images/alpiq-balade-fr-hongrin_tcm97-53631.pdf   

Articles plus anciens illustrés par cet exemple:

Electricité en Suisse: roulés dans la farine !

Remplacer Mühleberg nucléaire ? Exclu !

André Bovay-Rohr, Colombier (VD), le 17 janvier 2016

Commentaire 

Cher Monsieur,

Très bon article sur le stockage.
On pourrait le compléter en faisant un calcul avec la Grande Dixence (400 Mm3, avec ses 2.2 TWh/an, mais j’ignore les puissances en jeu, 2’000 MW ?, les hauteurs de chutes respectives, et le temps théorique pour un turbinage total, 46 jours à plein débit ?), ainsi que le Nant de Drance (13.5 Mm3, 45 m et 600 MW), ainsi que le Nant de Drance+ (25 Mm3, 67 m et 900 MW) projeté … et en parlant des coûts respectifs de ces installations, donc du prix de revient du kWh final = produit, pompé, stocké et produit (pour chaque kWh produit finalement il faut en stocker, donc en avoir produit en amont, au moins 1.35 kWh avec un rendement global de 74% !) là-bas !

https://fr.wikipedia.org/wiki/émosson#Station_de_pompage-turbinage_du_Nant_de_Drance

https://fr.wikipedia.org/wiki/Grande_Dixence#Production_d’électricité

Attention avec les unités et les grandeurs et les multiplications …
bien écrire : 9.81 m/s2 et kWh …
N.B. : même si on utilise M majuscule pour le préfixe méga-, on utilise pourtant toujours k minuscule pour le préfixe kilo-, le K majuscule étant réservé exclusivement au “kelvin” (un nom avec k minuscule !), l’unité de température donnée en “degré Kelvin”, comme le V pour le volt, le A pour l’ampère et le W pour le watt ! De même pour l’heure, l’unité est h minuscule. Donc bien donner une puissance en kW et une énergie en kWh ! Ici on aura une énergie …
Donc, au lieu d’écrire :

<< Energie potentielle = 1’000 [kg/m3] x 9.81 x 883 m = 8’862’230 Joules / m3 

<=> 2.4 KW/m3 turbiné >>,

et sachant que : 1 J = 1 kg x 1 m2/s2, il faut écrire correctement :

<< Énergie potentielle spécifique = 1’000 kg/m3 x 9.81 m/s2 x 883 m = 8.662… MJ/m3 

<=> 2.4 kWh/m3 turbiné (et en turbinant toute l’eau du lac, on pourrait produire au maximum 125 GWh). >>

Vous prenez 83% pour le turbinage et 89% pour le pompage, ce qui donnerait un rendement global de 74%.
Normalement on retient ceci : rendements du pompage et du turbinage, qui se multiplient, soit théoriquement les deux fois 92% au grand maximum, donc au total 85% théoriques au grand maximum ; mais dans les faits on a toujours seulement deux fois 85 à 87% soit 72 à 75% effectifs. On devrait donner un calcul avec cette fourchette.

Avec mon meilleur message,

Christophe de Reyff, Pensier, le 29 janvier 2016

Réponse de l’auteur 

§ En ce qui concerne les données, il n’entrait pas dans mes intentions de refaire Wikipedia ou le site www.alpiq.com, tous deux excellents, mais bien d’illustrer POURQUOI la stratégie énergétique de la Confédération est techniquement fourvoyée, à propos de remplacement de l’énergie nucléaire !   Décider sur un coup de tête de se départir du nucléaire a été une erreur gravissime: la Suisse va se retrouver sans bouée de sauvetage lors de la disparition du pétrole, du gaz et autres énergies fossiles … Relire   Pénuries de 70% !  et en méditer les chiffres …

§ En ce qui concerne les unités, mon grand mea culpa: vous avez entièrement raison. Peu à peu, le présent blog va être purgé des notations erronées … Merci !

§ En ce qui concerne les pertes, inhérentes à l’usage de l’accumulation du système en exploitation à Veytaux, j’ai utilisé les données de terrain, livrées par le site source (selon Alpiq, 2. 7 kWh/m3 investis, 2 kWh/m3 récupérés).

André Bovay-Rohr, Colombier (VD), le 30 janvier 2016