Comment les montagnes pourraient stocker des montagnes d’énergie propre

Le stockage d’énergie propre est un enjeu majeur pour la transition vers un réseau électrique décarboné. Les montagnes, collines, falaises et plateaux pourraient bientôt jouer un rôle clé dans cette transition grâce à une forme bien établie de stockage d’énergie qui suscite un regain d’attention : l’hydroélectricité par pompage.

Alors que le pays effectue sa transition vers un réseau électrique propre, les chercheurs sont à la recherche des meilleures façons de stocker l’énergie pour l’utiliser lorsque les vents ralentissent, que les nuages bloquent le soleil et que le réseau a besoin d’un coup de pouce. Certains experts espèrent développer de meilleures batteries, comme les batteries lithium-ion très appréciées qui alimentent les voitures électriques. Mais les batteries sont comme les guépards : elles fonctionnent souvent mieux sur de courtes distances.

L’hydroélectricité par pompage peut être une technologie plus ancienne, mais, comme nous les humains qui courons en endurance, elle peut dépasser la concurrence, souvent en stockant de l’énergie pendant huit à douze heures d’affilée ou plus. Les batteries à l’échelle des services publics sont souvent trop coûteuses si elles sont construites pour stocker plus de quatre heures d’énergie.

Selon Daniel Inman, chercheur au National Renewable Energy Laboratory (NREL) qui étudie l’économie de ces technologies de stockage d’énergie, « l’hydroélectricité par pompage est peut-être la solution de stockage d’énergie la plus prometteuse dont nous disposons pour atteindre l’énorme augmentation nécessaire à la réalisation d’un secteur de l’électricité propre ».

Le fonctionnement des centrales hydroélectriques par pompage

Les centrales hydroélectriques par pompage reposent sur deux réservoirs, l’un situé à une altitude plus élevée, pour stocker l’énergie. En utilisant l’énergie excédentaire des éoliennes, des panneaux solaires et d’autres centrales électriques, l’eau est pompée dans le réservoir supérieur ; lorsque le réseau a besoin de plus d’énergie pour répondre à la demande, cette eau est relâchée et s’écoule vers le bas, faisant tourner une turbine pour générer de l’électricité propre.

Malgré leur grand potentiel, peu de nouvelles installations hydroélectriques par pompage ont été construites depuis les années 1970, en partie parce que ces technologies s’accompagnent souvent de coûts initiaux élevés et que les réservoirs peuvent avoir un impact sur l’environnement, surtout s’ils sont reliés à une rivière. Aujourd’hui, les investisseurs envisagent une option plus respectueuse de l’environnement : les systèmes en boucle fermée, qui sont séparés des cours d’eau naturels.

Un nouvel outil d’estimation des coûts pour les centrales hydro.

Mais l’écart de plusieurs décennies depuis la dernière construction d’une installation de pompage aux États-Unis rend difficile la prévision du coût des installations en boucle fermée, en particulier pour les personnes et les organisations qui n’ont pas beaucoup d’expérience dans la construction de ce type de centrales. Cela signifie que les développeurs et les planificateurs de réseau ne disposent pas des données nécessaires pour prendre des décisions éclairées sur le nombre de nouvelles installations que le pays pourrait ou devrait construire pour soutenir son réseau en évolution.

C’est pourquoi Daniel Inman, ainsi que ses collègues chercheurs du NREL Stuart Cohen, Vignesh Ramasamy et Evan Rosenlieb, ont créé un nouvel outil d’estimation des coûts capable d’évaluer les coûts potentiels de construction et de main-d’œuvre associés aux centrales hydroélectriques par pompage en boucle fermée.

L’hydroélectricité par pompage est la plus grande source de capacité de stockage d’énergie à l’échelle du réseau aux États-Unis, représentant environ 96 % en 2022.

Et pourtant, selon Daniel Inman, l’hydroélectricité par pompage en boucle fermée a été négligée au cours de la dernière décennie, malgré le fait que cette technologie protège mieux les écosystèmes que la plupart des centrales traditionnelles en boucle ouverte (celles qui sont construites le long des rivières).

Les installations hydroélectriques par pompage fournissent également une inertie au réseau : si un problème coupe temporairement l’alimentation électrique, les grandes turbines d’une installation continuent de tourner, ce qui permet de combler cette lacune de puissance.

Vers un réseau électrique propre, fiable et résilient

Pour créer un réseau électrique propre, fiable et résilient, le monde aura probablement besoin à la fois de batteries et de nouvelles installations hydroélectriques par pompage. Grâce au nouvel outil d’estimation des coûts du NREL, il est désormais plus facile que jamais d’estimer comment et où ces deux technologies peuvent travailler ensemble pour construire cet avenir.

Selon Daniel Inman, « cet outil permet aux développeurs de projets potentiels d’obtenir un chiffre approximatif de ce que pourrait coûter une installation particulière. Et une estimation plus réaliste des coûts nous permettrait de développer des résultats de modélisation de l’expansion des capacités qui soient plus réalistes ».

Pour les planificateurs de réseau, cet outil pourrait fournir une image plus précise du nombre d’installations hydroélectriques par pompage qui pourraient raisonnablement être construites au cours des prochaines décennies, une mesure importante pour comprendre quel type de stockage d’énergie le réseau futur du pays pourrait avoir ou avoir besoin.

Légende illustration : L’hydroélectricité par pompage pourrait être l’un des moyens les plus prometteurs de stocker l’énergie pour un futur réseau énergétique 100 % propre. Mais il est difficile pour le public de connaître le coût de construction de ces installations, jusqu’à aujourd’hui. Photo de Juan Obando, concours de photos « Make a Splash » du ministère américain de l’énergie.