Emeric Fink
Pour accompagner l'essor du solaire/PV et de l'éolien, dont la production est non pilotable,
l’augmentation des capacités de stockage de l’électricité est IMPERATIVE.
Aujourd’hui, intéressons-nous au stockage dans les centrales " Compressed Air Energy Storage" (CAES)
Il y a 2 centrales type CAES en service dans le monde.
- Huntorf, Allemagne, construite en 1978 ;
- McIntosh, États-Unis - Alabama, 1991.
Elles utilisent des cavités salines pour stocker l’air et sont couplées à une centrale à gaz.
Aspects techniques de la CAES d' Huntorf
L’idée initiale de l'existence de la centrale Huntorf était de transférer, aux périodes de forte demande, l’énergie “hors pointe“ produite par les centrales de base, en n’utilisant qu’une partie du gaz ou du fioul qui serait consommé par une installation de pointe comme une turbine à gaz conventionnelle.
- Pendant la période “hors pointe”, l’énergie en surplus est utilisée pour comprimer et stocker de
l’air.
- Pendant les périodes de pointe, l’air comprimé est utilisé pour contribuer de manière économique à la
mise en pression du gaz naturel à brûler dans la turbine.
Dans une centrale à turbine à gaz classique, ≃ 2/3 de la puissance dégagée par le gaz sont utilisés pour la compression de l’air de combustion. Dans une centrale CAES, l'air comprimé est utilisé pour cette compression : la turbine fonctionne avec ≃ 1/3 de gaz seulement.
La centrale de Huntorf
Son principe de fonctionnement repose essentiellement sur 2 cavernes d'un volume total de 310 000 m3, env. 150 m de hauteur pour un "diamètre" maxi de 60 m, creusées entre 650 et 800 mètres de profondeur, où l'air est comprimé et stocké.
Un compresseur de 60 MW comprime l'air à une pression de 72 bar pendant 8 heures. 480 MWh/j sont ainsi stockés.
À noter, que lors de la compression, la température de l'air comprimé pourrait dépasser
les 600°C, s'il elle n'était pas refroidie à un maximum de 50°C.
Lors de la détente de l'air comprimé "refroidi", il faut le réchauffer. Pour cela, on utilise du gaz dans la turbine. Ces 2 opérations impactent le rendement de la centrale. À l' origine, cette opération de décharge pouvait être réalisée en 2 heures, avec une puissance délivrée d'environ 290 MW. Mais, cette durée a été portée à 3 heures afin de l'adapter aux besoins de la production éolienne allemande.
Le rendement global de la centrale de Huntorf est de 42%. Ainsi, pour produire 1 kWh d'électricité en période de pointe, la centrale nécessite 1 kWh d'électricité et 1,6 kWh de gaz.
Ces gaz de combustion, issus de la turbine, sont rejetés dans la nature alors qu'ils possèdent encore un certain potentiel énergétique. Au contraire de la centrale de McIntosh, USA, qui, elle, récupère ces gaz pour réchauffer l'air de combustion. Son rendement est ainsi bien meilleur et est porté à 54%.
Pour finir, voici un ordre de grandeur destiné à vous donner une idée de la quantité phénoménale d'électricité générée chaque jour dans un pays comme l'Allemagne, cela s'applique aussi à la France.
Production nette
- 2018 : env. 550 TWh, soit une moyenne de 1,5 TWh/j.
- Soit pour la centrale Huntorf, un stockage de 480 MWh/j.
- Soit, une production électrique de 1,5 TWh/j, 1 500 000 MWh/j
Ainsi, le stockage d'une seule journée de production électrique en Allemagne nécessiterait... 3 125 centrales de Huntorf ,1 500 000MWh/j / 480MWh/j, ou 7 740, en tenant compte du rendement de 42%.
Sources
https://de.wikipedia.org/wiki/Kraftwerk_Huntorf
https://de.wikipedia.org/wiki/Kraftwerk_McIntosh
https://energiewinde.orsted.de/trends-technik/druckluftspeicher-huntorf-der-energiewende-exot
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