Les réservoirs sous-marins améliorent le stockage d’énergie

Nov 28, 2023

Le stockage hydroélectrique par pompage est l’une des technologies de stockage en réseau les plus anciennes et également l’une des plus largement déployées. Le concept est simple : utiliser l’excès d’énergie pour pomper une grande quantité d’eau vers le haut, puis la renvoyer dans une turbine lorsque vous souhaitez récupérer l’énergie plus tard.

Avec l’augmentation du déploiement des énergies renouvelables dans le monde, il existe un grand intérêt pour trouver des moyens de stocker l’énergie provenant de ces sources souvent intermittentes. L’hydroélectricité par pompage traditionnelle peut aider, mais il n’y a qu’une quantité limitée de terres convenables avec lesquelles travailler.

Cependant, il pourrait y avoir une solution, et elle se cache profondément sous les vagues. Oui, nous parlons de stockage hydroélectrique par pompage sous-marin !

Le concept de base d’un système de stockage hydroélectrique par pompage sous-marin n’est pas différent de celui de son cousin terrestre. La différence réside dans les détails de la façon dont vous produisez de l’électricité en pompant de l’eau lorsque vous êtes déjà sous la mer.

L’idée générale est d’avoir un navire fermé posé sur le fond marin. L’énergie excédentaire est ensuite utilisée pour pomper l’eau hors de ce récipient, laissant l’intérieur presque sous vide. Lorsqu'on souhaite récupérer l'énergie du système, l'eau peut retourner dans le navire sous la pression générée par l'eau de mer au-dessus. Au fur et à mesure que le récipient est rempli, l'eau qui coule fait tourner une turbine, générant de l'électricité de la même manière qu'un système hydroélectrique à pompage traditionnel.

L’utilité d’une telle conception n’est peut-être pas évidente au premier abord. Cependant, un tel système présente plusieurs avantages. Le principal d’entre eux est que de tels systèmes peuvent facilement être coimplantés avec des parcs éoliens offshore, appréciés pour leur production d’électricité, mais dont la production est sporadique. Le fonctionnement sous l'eau permet également au système de profiter de la forte pression exercée par la mer au-dessus. Pour chaque 10 mètres de profondeur, la pression augmente d'environ une atmosphère (1 bar), et avec un système conçu pour fonctionner avec des navires presque sous vide lorsqu'ils sont complètement « chargés », il y a un énorme différentiel à exploiter. Certaines conceptions proposent de fonctionner à des pressions supérieures à 75 bars. L’efficacité de ces systèmes devrait se situer autour de 70 à 80 %, soit à peu près la même chose que celle du stockage hydraulique par pompage traditionnel.

La conception sous-marine élimine également le problème de l’évaporation, qui sape l’eau, et donc l’énergie, des réservoirs hydroélectriques pompés. L’installation est également facilement évolutive. Chaque réservoir sous-marin n’a besoin que d’une connexion électrique au réseau, et rien de plus. Le simple fait d’installer davantage de réservoirs sous l’eau avec l’infrastructure électrique appropriée augmentera facilement la capacité d’une telle installation.

Il y a aussi le simple avantage qu'il n'est pas nécessaire de trouver de grandes montagnes ou vallées dans lesquelles construire des réservoirs, et aucun risque que ces réservoirs éclatent et détruisent les villes locales des environs. Au lieu de cela, des zones rarement utilisées du fond marin sont facilement accessibles, avec très peu de lotissements ou d'entreprises existantes là-bas pour contrecarrer le processus d'approbation des constructions.

L’effort le plus notable dans ce domaine est le projet Stored Energy at Sea, également connu sous le nom de StEnSea. Imaginée par le Dr Horst Schmidt-Böcking et le Dr Gerhard Luther en 2011, l'idée de base a conduit à un grand concept de sphères de 30 mètres de diamètre au fond de l'océan. Ceux-ci seraient équipés de pompes à turbine intégrées pour les vider de l'eau, tout en produisant également de l'électricité lors de son retour.

Un test à l'échelle 1:10 du concept grandeur nature a eu lieu en 2016. Il impliquait la construction d'une sphère en béton de 3 m de diamètre, qui servirait de réservoir de stockage principal. Coulé à une profondeur de 100 mètres dans le lac de Constance, en Allemagne, le navire a été testé de manière approfondie pendant quatre semaines pour déterminer la viabilité du stockage hydroélectrique par pompage sous-marin. Le test a été globalement réussi, l’équipe d’ingénierie étant parvenue à faire fonctionner la sphère, à stocker l’énergie et à la récupérer plus tard.

Les résultats de l’étude, combinés à d’autres recherches, ont indiqué à l’équipe que l’idée était réalisable à des profondeurs d’environ 700 mètres. Les pressions à cette profondeur sont de l'ordre de 70 bars et permettent au système de générer de grandes quantités d'énergie tout en restant dans une zone de sécurité en ce qui concerne les problèmes de résistance des matériaux et la praticité de l'installation. On s'attend à ce qu'à cette profondeur, une seule sphère puisse stocker 20 MWh d'électricité, à égalité avec une turbine capable de générer 5 MW pour un temps de décharge de quatre heures.