Energies renouvelables : le renouveau des STEP

Une STEP (Station de Pompage par Transfert d’Energie, plus communément appelée station de pompage turbinage) est une unité de production d’électricité hydroélectrique équipée de deux niveaux de stockage d’eau : un bassin inférieur et un bassin supérieur. Elle produit l’électricité en turbinant l’eau du bassin supérieur vers le bassin inférieur. En cas de surplus d’électricité sur le réseau, elle pompe l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur

Une STEP permet donc d’ajuster l’offre et la demande d’électricité, et est l’un des moyens de stockage de l’énergie électrique, très utile pour stocker en particulier l’électricité produite par les énergies solaires et éoliennes, qui ne produisent pas à la demande, mais seulement lorsqu’il y a du soleil et du vent.

La STEP, elle, est parfaitement pilotable.

Système de stockage très vertueux : l’eau peut être pompée et turbinée sans limitation dans le temps.

Les STEP évitent le recours aux batteries, à ce jour à base de Lithium et autres métaux qui deviennent les éléments critiques de la transition énergétique.

Les STEP en France

En France, six principales STEP sont actuellement en service, totalisant 5 GW de puissance. Le lieu, la date de mise en service et la puissance sont indiquées ci-dessous :

Grandmaison (Isère – 1987) :1 800 MW
Montézic (Aveyron – 1982) : 920 MW
Revin (Ardennes – 1976) : 800 MW
Super Bissorte (Savoie – 1987) : 730 MW
Le Cheylas (Isère – 1980) : 480 MW
La Coche (Savoie- 1976) : 380 MW

Il n’y a pas eu de nouvelles STEP au cours des dernières années en France. Cette absence de développement a été la conséquence du litige qui opposait la France et la commission européenne sur le régime juridique de l’hydroélectricité en France.

Quel était ce litige ?

Les 340 barrages de plus de 4,5 MW de puissance sont exploités sous le régime de concession de service public : l’état en est propriétaire et octroie une licence d’exploitation à un opérateur pour une durée de 75 ans. Les trois principaux exploitants sont EDF, la compagnie Nationale du Rhône et la Société Hydroélectrique du Midi avec respectivement 70%, 25% et un peu moins de 5% de la production hydroélectrique.

Les concessions ont commencé à venir à échéance depuis 2003.

Une directive de 2014 imposait la mise en concurrence des barrages hydrauliques à l’échéance de chaque contrat de concession. La France s’y opposait. En Aout 2025, un accord a été trouvé, avec :

la possibilité de maintenir les exploitants en place,
une évolution du régime juridique vers celui d’une autorisation pour l’exploitation de l’énergie hydraulique
la mise à disposition par EDF de 6 GW de capacité hydraulique à des tiers.

À la suite de cet accord, les projets de STEP, qui dormaient dans les tiroirs, sont en train de revenir d’actualité.

Les nouveaux projets

Les quatre projets ci-dessous concernent des nouveaux projets de STEP pour lesquels deux retenues d’eau existent déjà, correspondant donc à des aménagements d’infrastructures existantes.

Il s’agit de :

STEP existantes qui seraient aménagées pour en augmenter la puissance :
- MONTEZIC qui passerait de 920 à 1 386 MW par creusement d’une seconde conduite forcée et installation de turbines/pompes d’une puissance de 466 MW. La quantité d’eau stockée étant la même qu’aujourd’hui, la quantité maximale d’énergie stockée reste identique et égale à 39 GWh. En revanche, la durée de fonctionnement à puissance maximale sera réduite proportionnellement à l’augmentation de puissance. Aujourd’hui, le lac inferieur est pompé en 40 heures. Après l’augmentation de puissance nominale, ce temps sera réduit à 26 heures environ. L’extension de cette STEP pourrait être opérationnelle en 2032
- VOUGLANS SAUT-MORTIER dans l’Ain, qui passerait de 66 MW à 84 MW. Ce projet a une particularité : une station de pompage/turbinage existe déjà entre deux lacs, mais avec une capacité réduite du fait du faible volume du lac inferieur. Il s’agit maintenant de rajouter une station de pompage au niveau d’un troisième lac, de capacité importante et situé en aval du lac aujourd’hui « inferieur », ce dernier devenant alors un lac « intermédiaire ». L’eau serait alors pompée du lac le plus en aval vers le lac intermédiaire, puis vers le lac le plus haut. Une première mondiale avec une STEP à trois niveaux. L’augmentation de puissance est faible : 18 MW. En revanche, l’accroissement du volume d’eau pompable permet d’augmenter de 200 MWh la quantité d’électricité renouvelable stockée par an, passant de 50 MWh à 250 MWh. Le projet pourrait être opérationnel en 2030.
Transformer en STEP l’installation hydroélectrique classique de LUGO DI NAZZA – GHISONI en Corse.

Actuellement, il existe une installation hydraulique classique, avec uniquement une station de turbinage de 45 MW entre deux retenues d’eau. Elle serait équipée de matériel de pompage de puissance équivalente, et permettrait que l’ensemble fonctionne alors comme une STEP. Le projet pourrait être opérationnel en 2029

Réaménager une ancienne STEP qui avait été mise hors service car nécessitant de nombreux travaux à mener pour la maintenir opérationnelle : il s’agit de la STEP entre le LAC BLANC et le LAC NOIR dans les Vosges : elle a été la première STEP de France, mise en service en 1934 et a fonctionné jusqu’en 2002. A cette date, le montant des travaux à mener pour poursuivre son fonctionnement s’était avéré trop élevé. Les conditions économiques d’exploitation ont aujourd’hui changé et le projet a été réactivé. L’état vient de racheter à la commune les deux sites du lac Blanc et du lac Noir, afin que les conditions juridiques de l’exploitation de la future STEP soient en conformité avec la règlementation. La STEP pourrait avoir une puissance installée de 80 MW. La nouvelle STEP ne sera pas opérationnelle avant plusieurs années.

Ces 4 STEP totalisent une puissance additionnelle de 609 MW.

D’autres projets vont être réactivés, le plan 2030 prévoyant une augmentation de la puissance installée des STEP de 1,5 GW.

Par ailleurs, les objectifs d’EDF sont une augmentation de puissance des installations hydraulique de 2GW d’ici 2035, puis après 2035 encore 2 GW. Ces augmentations incluent des développements de nouvelles STEP, et également la modernisation de centrales hydrauliques classiques existantes.

La réactivation de ces projets de STEP pour les transformer en réalité est une excellente nouvelle et les initiateurs peuvent en être félicités.

Maintenant, il en faudrait encore plus, le surplus d’électricité pouvant atteindre 20 GW de puissance à certaines périodes bien ventées et ensoleillées.

Pour mémoire, certains projets ont été initiés, puis délaissés, et ce après avoir effectué des travaux importants : par exemple REDENAT, commencée en 1980, puis stoppé en 1982, et ce après le creusement de deux galeries de 700 mètres. La puissance installée prévue était de 1 100 MW. Le lac inferieur est existant. Pour un fonctionnement en mode STEP, il serait nécessaire de créer le lac supérieur, d’une superficie de 3 km2. Cela représente une emprise au sol, certes, mais qui permettrait de générer plus d’énergie que la même surface recouverte de panneaux solaires, et avec en plus la caractéristique d’être pilotable.

En conclusion

Beaucoup ont perçus l’intérêt des STEP. Les hydrauliciens sont bien sûr convaincus. La sphère politique commence à s’y intéresser de près. Les informations au grand public se diffusent et permettent d’en appréhender les caractéristiques. Les STEP pourraient donc avoir un bel avenir.

Après une longue période sans nouveaux projets, applaudissons déjà pour cette première augmentation de la capacité de puissance des STEP, et espérons que le développement des projets suivants se poursuivra avec la même dynamique.