Pompat este o tehnică de stocare a energiei electrice , care cuprinde până apă dintr - un râu sau iaz pentru a stoca în bazinele de depozitare, în cazul în care producția de energie electrică este mai mare decât cererea - care este de pompare - și apoi putinei apă și pus deoparte pentru a produce energie electrică atunci când cererea este mare - aceasta este turbina. Participă la ajustarea între cererea și oferta electrică .
Această tehnică a fost folosită pentru prima dată în Elveția și Italia în anii 1890. În 2019, capacitatea globală instalată a ajuns la 158 GW .
Instalațiile de stocare cu pompă sunt numite și stații de epurare pentru „stații de transfer de energie pompate”.
Depozitarea pompată constă în producerea de energie electrică cu o centrală hidroelectrică având particularitatea de a fi reversibilă. Apa este fie preluată din rezervorul superior pentru a produce energie electrică ( turbină ), fie este ridicată din rezervorul inferior către rezervorul superior pentru a-și crește energia potențială ( pompare ), ceea ce face posibilă stocarea energiei .
Un ciclu de stocare a pompei determină o pierdere de energie de aproximativ 15 până la 30 % .
Depozitarea pompată este, de asemenea, utilizată pentru utilizări mai complexe cu mai multe diguri de acumulare. Când există exces de energie electrică pe rețea, este utilizat pentru a pompa apa din barajele de stocare la altitudini mai mici la una la altitudini mari. Când cererea de energie electrică este mai mare, barajul de stocare la o altitudine mai mare turbinează apa din vale și produce electricitate. Apa este astfel turbinată într-un alt loc decât cel în care este pompată.
Cel mai mare complex de depozitare pompat din Franța este situl Grand'Maison din Isère . Este alcătuit din două rezervoare. Rezervorul superior numit Lac de Grand'Maison , cu un volum util de 132 milioane de metri cubi, și rezervorul inferior numit Lac du Verney , cu un volum util de 14,3 milioane de metri cubi.
Volumul maxim disponibil este, prin urmare, de 14,3 milioane de metri cubi în operațiunea optimă de stocare a pompei. Este posibil să mergem mai departe, dar cu un regim simplu de turbină sau adăugând contribuțiile naturale ale Eau d'Olle .
În turbine, puterea maximă de producție electrică este de 1.800 MW . La această putere, „consumul de apă” este de 216,3 m 3 / s , sau aproximativ 0,78 milioane de metri cubi pe oră. În funcționarea optimă de stocare a pompei, este nevoie de puțin mai mult de 18 ore pentru a umple complet lacul inferior (dacă ar fi gol) și a produce 33.000 MWh .
În pompare, opt din cele douăsprezece grupuri sunt reversibile. Sunt capabili să urce 135 m 3 / s spre lacul superior, adică puțin mai puțin de jumătate de milion de metri cubi pe oră, necesitând o putere de 1.270 MW (mai mare decât producția unei unități nucleare). Apoi durează puțin mai mult de 29 de ore de pompare pentru a goli lacul inferior și a consuma puțin mai mult de 37.000 MWh .
Capacitatea instalată a centralelor electrice de stocare cu pompă a ajuns la 157.994 MW în întreaga lume în 2019, inclusiv 30.290 MW în China (19,2%), 27.637 MW în Japonia (17,5%) și 22.855 MW în Statele Unite. United (14,5%); aceste trei țări reprezintă 51,2% din totalul lumii.
Capacitatea instalată a centralelor electrice de stocare pompate în 2019Regiune |
Puterea totală la sfârșitul anului 2019 ( GW ) |
|||
Asia de Est și Pacific | 68.3 | |||
Europa | 54,9 | |||
America de Nord și Centrală | 23.0 | |||
Asia de Sud și Centrală | 7.5 | |||
Africa | 3.4 | |||
America de Sud | 1.0 | |||
Lume | 158 | |||
Principalele țări | ||||
China | 30,29 | |||
Japonia | 27,64 | |||
Statele Unite | 22,85 | |||
Italia | 7.68 | |||
Germania | 6.36 | |||
Spania | 6.12 | |||
Franţa | 5,84 | |||
Austria | 5,60 | |||
India | 4,79 | |||
Coreea de Sud | 4,70 | |||
elvețian | 3.03 | |||
Africa de Sud | 2,91 | |||
Regatul Unit | 2,83 | |||
Portugalia | 2,82 | |||
Taiwan | 2,60 | |||
Polonia | 1,78 | |||
Ucraina | 1,56 | |||
Norvegia | 1,44 | |||
Bulgaria | 1,40 | |||
Rusia | 1,38 | |||
Australia | 1.34 | |||
Belgia | 1.31 | |||
Luxemburg | 1.30 | |||
Republica Cehă | 1.17 | |||
Iran | 1,04 | |||
Slovacia | 1,02 | |||
Tailanda | 1,00 | |||
Argentina | 0,97 | |||
Lituania | 0,90 | |||
Grecia | 0,70 | |||
Filipine | 0,68 | |||
Serbia | 0,64 | |||
Maroc | 0,46 | |||
Sursa datelor: International Hydropower Association. |
Această secțiune compară centralele electrice în ceea ce privește puterea lor. Nu menționează energia totală stocabilă, un criteriu major, dar rareori furnizat de sursele obișnuite.
În 2019, țările cele mai bine dotate cu putere de pompare / turbină sunt:
Cea mai puternică instalație de stocare pompată din lume este cea din județul Bath (3.003 MW ), în Statele Unite , în Virginia ; este urmat de două centrale electrice chinezești: Huizhou (2.448 MW ) și Guangzhou (2.400 MW ).
Europa are 12 dintre cele mai mari 50 de stații de epurare din lume:
China și-a stabilit obiectivul de a atinge mai mult de 40 GW de stocare pompată până în 2020, pentru a compensa intermitența numeroaselor centrale eoliene și solare aflate în construcție; 60 GW sunt în construcție sau în curs de dezvoltare și Administrația Națională pentru Energie speră să atingă o capacitate instalată de 90 GW până în 2025.
În 2020, clădirea centrală japoneză Kannagawa ar trebui să ia 2 e lume cu 2820 MW .
Între 2014 și 2020, aproximativ 60 de proiecte pentru 27 GW sunt planificate în Europa, în special în Spania și în cele trei țări alpine care intenționează să adauge 11 GW suplimentare (4 GW în Germania, 3,5 GW în Austria și 3,5 GW în Austria și 3,5 GW în Austria). GW în Elveția).
În Franța, EDF a început renovarea a două stații de epurare:
Potențialul ar fi în continuare de 6.000 MW , inclusiv 2.500 MW doar în Savoie, dar concurența iminentă pentru concesiuni încetinește investițiile EDF. Costurile conexiunii la rețea , problemele de acceptabilitate ale locuitorilor locali, constrângerile de reglementare și posibilitatea concurenței din partea bateriilor electrochimice sunt toate obstacole în calea noilor proiecte.
Proiecte de centrale electrice de stocare cu apă de mare au fost propuse de la începutul construcției fermelor eoliene offshore . Pentru a compensa producția intermitentă de turbine eoliene, este necesar să adăugați capacități de stocare pentru excesul de energie electrică produs în perioadele de vânt puternic, pentru a-l utiliza în perioadele de vânt slab sau cerere mare; centralele electrice de stocare cu pompă sunt soluția ideală pentru realizarea acestei stocări. Pentru a minimiza pierderile de transmisie și perturbările la rețeaua electrică de fluctuații puternice în producția de turbine eoliene, este de dorit să se construiască astfel de centrale cât mai aproape posibil de parcurile eoliene, de unde ideea de a construi rezervoare în partea de sus a stâncilor și centrale electrice de la poalele acestor stânci.
O astfel de uzină a fost construită în Japonia , pe insula Okinawa în 1999, cu o cădere medie de 136 de metri și o capacitate a turbinei de 30 MW utilizabilă timp de opt ore, dar a fost închisă după câțiva ani de funcționare .
În Franța, mai multe studii au fost dedicate identificării potențialului coastelor Canalului Mânecii și Bretaniei, ceea ce pare interesant. O duzină de site-uri îndeplinesc criteriile de competitivitate: scădere de aproximativ o sută de metri între mare ca un rezervor scăzut și un rezervor de 1 până la 2 km 2 situat la distanță de sate pe o stâncă, capacitate instalată de 1 până la 2 GW pentru o investiție de aproximativ două miliarde de euro, similar cu cel al stațiilor de epurare montane existente. EDF estimează potențialul stațiilor de epurare marină la 5.000 MW , inclusiv unul în Guadelupa și unul în Reunion. Un proiect detaliat a fost realizat de ENSEEIHT , care concluzionează asupra fezabilității tehnice a proiectului, a impactului său redus asupra mediului, dar a lipsei sale de rentabilitate în condițiile actuale, o concluzie care ar putea însă să se schimbe rapid odată cu creșterea costului constrângerilor cauzate. prin integrarea producției de turbine eoliene în rețea.
În Belgia, un proiect de insulă artificială își propune să stocheze energia produsă de parcurile eoliene din Marea Nordului , într-un model invers față de cel al stațiilor de epurare a stâncii: apa dintr-o fântână din centrul insulei Insula ar fi pompată pentru a stoca excesul de energie , apoi apa de mare ar fi turbinată, umplând fântâna, în perioadele de vânt slab sau cerere mare.
Centrala hidro-eoliană din El Hierro , pe cea mai mică insulă a arhipelagului Canar , situată în largul coastei Marocului, este un exemplu de sistem care combină turbine eoliene și stocare pompată într-o abordare care vizează autonomia.în electricitate. Cinci turbine eoliene și două bazine sunt conectate prin conducte de peste 700 m cădere, oferind 11,5 megawatti pentru 10.000 de locuitori. Energia produsă de turbinele eoliene care depășește cererea este stocată pentru a furniza rețeaua în fazele lipsei de vânt. În 2016, centrala „hidro-eoliană” a acoperit în medie 41% din necesarul de energie electrică al insulei; rata de acoperire a atins 100% pentru 500 de ore, sau 5,7% din an.
Leif-Erik Langhans, Universitatea Ruhr din Bochum , a studiat un sistem de turbină eoliană cuplat la un sistem de stocare pompat cu energie hidraulică . Excesul de energie eoliană este folosit pentru a aduce apa într-un bazin ridicat; această rezervă de apă este turbinată pentru a produce electricitate în perioade de vânt slab sau cerere mare .
Se lansează multe idei, în special în Germania:
Piața este dominată de trei jucători importanți care reprezintă 80% din producție, dar care se confruntă cu o concurență din ce în ce mai mare din partea companiilor din Coreea de Sud și China : energia electrică regenerabilă General Electric ( Statele Unite ) (fosta Alstom Hydro ), Andritz ( Austria ) și Voith Hydro ( Germania ).
S-a propus utilizarea centralelor electrice de stocare cu pompă mică pentru a contribui la stocarea energiei și la producția flexibilă descentralizată pentru a integra energiile intermitente . Cu toate acestea, în practică, dezvoltarea energiilor regenerabile în Europa, în special a turbinelor eoliene, a contribuit mai degrabă la reducerea utilizării centralelor electrice existente din cauza reducerii diferenței de preț între zi și noapte, care este esențială pentru a face instalațiile profitabile. dată fiind pierderea de energie cauzată de ciclul de stocare a pompei. Această reducere a decalajului este totuși parțial atribuibilă scăderii prețurilor cărbunelui și a celor ale cotelor de emisii de CO 2 . .
Miniștrii responsabili pentru energie din cele trei țări alpine (Germania, Austria și Elveția), reuniți la 5 mai 2012, a declarat că în viitor dezvoltarea energiilor regenerabile pentru producția de energie electrică nu ar putea fi realizată fără o consolidare corespunzătoare a capacităților de transport și stocare și că singura tehnică de stocare la scară largă disponibilă în prezent este cea a centralelor electrice de stocare pompată; se angajează să își coordoneze eforturile de promovare a acestei tehnici . Asociațiile profesionale din sectorul energiei electrice din cele trei țări au lansat în comun o inițiativă de promovare a stocării pompate, solicitând guvernelor măsuri de reglementare și facilitare fiscală.
Eficiența generală a unei stații de stocare a pompei este de aproximativ 75-80%, comparativ cu 25-35% pentru procesul de la putere la gaz la putere .