Stockage de l’énergie sous forme mécanique: STEP, volant d’inertie et air comprimé – énergie#7

La vidéo

Stockage de l'énergie sous forme mécanique: STEP, volant d'inertie et air comprimé – Énergie#7

Description et sources


Dans cette vidéo, on parle du stockage de l’énergie sous forme mécanique. On commence par les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP). Les STEP permettent de stocker de grande quantité d’énergie en pompant de l’eau. Elles constituent plus de 99% du stockage de l’électricité dans le monde. Elles sont tellement avantageuses par rapport aux autres technologies qu’on veut en faire à partir d’anciennes mines, en mettre au bord de la mer, voir en construire sous forme d’atolls artificiels (6:48). Ensuite, j’utilise un petit exemple pour illustrer les difficultés à juger de la pertinence et du coût d’un moyen de stockage (8:58). Je parle également des volants d’inertie qui permettent de stocker de l’énergie sous forme cinétique dans une masse en rotation (19:42). Les volants d’inertie ont des applications différentes des STEP et j’en profite pour évoquer les volants d’inertie en béton dont la vidéo m’a beaucoup été envoyé (22:57). Enfin, je discute du stockage par air comprimé (29:00). Une technologie prometteuse mais dont le rendement est aujourd’hui faible et le développement incertain.

Connaissance des énergies est (comme toujours) un excellent site: STEP, une mine allemande bientôt reconvertie en STEP (un article ailleurs sur un cas similaire en Australie), stockage de l’énergie et volant d’inertie.

Un document de l’agence internationale de l’énergie (AIE) si vous voulez une vue d’ensemble du stockage de l’énergie.

Sur les STEP: un article d’ecosources.info sur les différents types de STEP, une page sur les atolls artificiels, quel avenir pour les STEP marines ? Des STEP marines en France ? Et une présentation très complète sur les STEP (où j’ai piqué des quantifications et des illustrations)

Le site qui propose l’idée de transformer la Manche en STEP (c’est aussi la vidéo TedX qui parle du stockage de l’énergie dans des grandes masses en béton qu’on ferait monter et descendre au milieu de l’océan).

L’étude française dont j’ai parlé sur le potentiel des micro-STEP.

Sur les volants d’inertie: la page d’ecosources.info pour une vision générale (ou alternativement cet article un peu plus long), l’illustration est tirée de cette page, deux articles (1) (2) (en anglais) sur l’explosion dont j’ai mis une illustration, une brochure (en anglais) qui compare différents moyens de stockage pour des data center. Je me suis beaucoup aidé de cette revue de littérature.

Sur les volants d’inertie en béton: la présentation TedX qui a été beaucoup vu, le site du constructeur et une interview récente si vous voulez plus de promesses.

Sur le stockage par air comprimée: une revue de littérature intéressante (dont j’ai extrait la figure sur les coûts), une autre revue de littérature un peu plus ancienne et un troisième article plus critique qui détaille pourquoi le stockage par air comprimé n’a pas décollé.

Les sphères sous-marines évoquées à la fin de la vidéo (Sciences et Avenir en a aussi parlé ici).

La dernière slide a été réalisé par mes soins mais je me suis basé sur la figure en bas de cette page, celles présente ici et ici.

Une page en anglais pour en savoir plus sur le calcul du coût de stockage.

Wikipédia: Pompage-turbinage, STEP (anglais), la STEP marine d’Okinawa (anglais), air comprimé… etc.

Autre: Consommation des appareils électroménagers (dont frigo A+), un article scientifique générale sur les moyens de stockage de l’électricité, un futur stockage par air comprimé dans les Alpes suisses ?

Catégories Energie

5 réflexions au sujet de “Stockage de l’énergie sous forme mécanique: STEP, volant d’inertie et air comprimé – énergie#7”

  1. Vraiment dommage que tu ne parles pas des ordres de grandeur : combien de kwh potentiels pour chaque moyen de stockage ? Quel pourcentage cela représente-t-il par rapport à la demande d’énergie annuelle en France ? Quel est le cout pour rapport à l’éolien ou le nucléaire ?

    Tu pourrais mentionner cet article qui compare les différents moyens de stockage par rapport à 1kg de pétrole:
    https://jancovici.com/transition-energetique/l-energie-et-nous/est-ce-facile-de-stocker-lenergie/

  2. Dans la même catégorie que les STEP, il y a cette idée de stockage gravitaire de blocs de béton lourd sous la forme d’une tour empilée ==> https://energyvault.ch/.
    Ils annoncent des ordres de grandeurs de capacité de 10 à 35 MWh et une puissance de 2 à 5 MW. Ces ordres de grandeur sont facilement vérifiables en effet, avec un béton assez lourd et une dizaine de blocs de quelques tonnes, qu’il faut en descendre (et monter) à 10m/s sur une auteur de 100m en parallèle pour atteindre la puissance annoncée.
    Il faudrait donc 1000 tours de 35MWh pour stocker autant d’énergie que Grand’Maison (36GWh), mais à quel prix ?….

  3. Série sur l’énergie très intéressante pour moi, qui enseigne l’énergie à de futurs ingénieurs: j’envisage d’ailleurs de m’en servir comme matériel pédagogique.
    En Belgique, plat pays s’il en est, on s’est intéressé récemment aux carrières pour y mettre des STEP, et un prototype a été installé à quelques kilomètres de la frontière française: http://renouvelle.be/fr/technologies/la-wallonie-envisage-de-stocker-son-electricite-renouvelable-dans-ses-carrieres
    Je confirme par rapport au volant d’inertie en béton: un partenaire dans un projet pour lequel je travaille avait contacté energiestro.fr en octobre 2017 pour du stockage d’électricité photovoltaïque chez des particuliers, et, pour faire court, ils n’étaient pas prêts et compétitifs par rapport à des batteries. On va finalement installer des batteries Li-ion pour une maison, et une Na-ion pour une deuxième installation (alternative intéressante par rapport aux ressources, il me semble, sans avoir planché sur une ACV dessus). D’ailleurs, en anticipation d’un futur épisode sur les batteries, BP, dans ses célèbres analyses (https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html), a introduit depuis l’année passée, tout à la fin, des considérations sur les ressources impliquées dans les batteries, et le cobalt semble plus “tendu” que le lithium au final. Je suis impatient d’avoir l’avis là-dessus.

  4. Merci pour toutes ces vidéos intéressantes et pour les ordres de grandeurs.
    Le site RTE offre des nombreux fichiers de données réelles.
    https://www.rte-france.com/fr/eco2mix/eco2mix-telechargement
    Ainsi les STEPs (99% du stockage mondial) ont fourni en 2017 en France 5,8 TWh, soit 1,5% de la consommation.
    La production des STEP est en général comprise dans la production hydraulique (France 2017 : 53 TWh).
    Tu insistes à juste titre sur les ordres de grandeur ; j’en rajoute :
    La puissance maximale des STEP a été en 2017 de 3,8 GW, pour une puissance maximale appelée de 94,2 GW. L’aide des STEP resterait dérisoire pour remplacer les EnR en cas d’absence de vent et soleil.
    RTE nous apprends que les réserves de tous les barrages de France tombent à 1000 GWh en février : une demi-journée de consommation.
    Les mini-STEP dont il est question à 18:51, 33 GWh, c’est moins d’une demi-heure de consommation.
    Ce qui n’empêche pas les STEP d’être de loin le meilleur moyen de stockage de volume, les autres étant dérisoires (en volume).

  5. Bonjour
    Merci pour cette vidéo intéressante.
    Pour info, l’une des premières STEP de France (lac Blanc / lac Noir dans les Vosges) fut mise en service en 1934 pour stocker le productible hydroélectrique des autres rivières alentours qui produisaient au fil de l’eau (énergie fatale) dont le Rhin a Kembs
    ( voir Wikipédia Orbey ).
    Au passage les lacs étaient prexistants (naturels).
    Enfin la vidéo n’évoque pas la question du démarrage des grosses unités. Pour ceux qui aiment les histoires de shadocks, le démarrage “dos à dos” vaut le coût d’être examiné : on turbine de l’eau pour la pomper dans
    l’autre sens simultanément en lissant l’appel de puissance…

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