Principes de base des centrales hydroélectriques à accumulation par pompage

Une centrale de pompage-turbinage fonctionne comme une « géante batterie », utilisant le surplus d'électricité pendant les heures creuses pour pomper l'eau et la stocker, et produisant de l'électricité pendant les heures de pointe. Son fonctionnement repose sur la conversion mutuelle de l'énergie potentielle de l'eau et de l'énergie électrique, obtenue par l'alternance entre les modes « pompage » et « production » permettant le transfert spatial et temporel de l'électricité. Le processus précis est le suivant :

• Composants de base

  Le fonctionnement d'une centrale hydroélectrique à accumulation par pompage de type « deux réservoirs, un tunnel et une unité de production » repose sur un système hydraulique et électrique spécialisé, composé principalement de :

  Réservoir supérieur : Situé à une altitude plus élevée (généralement formé par le terrain naturel ou des barrages artificiels), il sert de « réservoir de stockage d'énergie », contenant l'eau pompée pendant la phase de stockage.

  Réservoir inférieur : Situé à une altitude inférieure, il sert de « réservoir source d’eau », recevant l’eau libérée par le réservoir supérieur pendant la phase de génération et fournissant de l’eau pour le pompage.

  Système d'adduction d'eau : Comprend des tunnels de dérivation d'eau, des conduites sous pression et des tunnels de fuite, reliant les réservoirs supérieur et inférieur pour l'écoulement de l'eau.

  Centrale électrique : Équipée d'unités turbine-générateur réversibles (équipement de base), qui peuvent fonctionner soit comme pompes pour le stockage de l'eau, soit comme turbines pour la production d'électricité.

• Deux modes de fonctionnement : pompage pour le stockage et lâcher d’eau pour la production

  (1) Mode de pompage (phase de consommation d'énergie)

  Pendant les heures creuses (par exemple, la nuit, le week-end, lorsque la demande d'électricité est faible et que les énergies renouvelables comme l'éolien ou le solaire peuvent être excédentaires), la station active le mode « pompage ».

  L'électricité excédentaire du réseau alimente les unités réversibles qui pompent l'eau du réservoir inférieur vers le réservoir supérieur via les conduites sous pression. Ce processus convertit l'énergie électrique en énergie potentielle gravitationnelle (stockée sous forme d'eau en altitude), préservant ainsi l'« électricité excédentaire » sous forme d'énergie potentielle de l'eau. Par exemple, les nuits où la production d'énergie thermique ou éolienne est excédentaire, la station de pompage-turbinage utilise cette électricité pour pomper l'eau, évitant ainsi le gaspillage d'énergie.

  (2) Mode de production (phase d'approvisionnement en énergie)

  Aux heures de pointe (par exemple, forte demande en journée ou production d'énergie renouvelable insuffisante), la centrale passe en mode « production ». L'eau du réservoir supérieur s'écoule vers le bas à travers le système de transport (tunnels de dérivation, conduites sous pression), actionnant les turbines réversibles pour produire de l'électricité. Ce procédé convertit l'énergie potentielle de l'eau en énergie électrique, venant ainsi compléter le réseau. Par exemple, lors des pics de consommation industrielle ou résidentielle en journée, ou par temps nuageux avec un faible ensoleillement, le réservoir supérieur relâche de l'eau pour produire de l'électricité, comblant rapidement le déficit de puissance du réseau.