Stockage de l'énergie électrique

[invited494020f]

Stockage d'énergie électrique.

L'utilisation massive des énergies intermittentes pour la production d'électricité suppose la possibilité de stocker l'énergie électrique aux moments de basse consommation. L'une des possibilités souvent évoquées est l'élévation de l'eau dans la retenue des barrages.

Pour le faire, il faut d'abord disposer d'eau en aval du barrage, ce qui est rarement le cas, mais peut être obtenu, si prévu dès la conception du barrage (retenue aval).

Même si c'est réalisable, l'opération comporte plusieurs étapes de modification de l'énergie: très haute tension>moyenne tension>énergie mécanique>énergie statique, ensuite énergie statique>énergie mécanique>moyenne tension>haute tension. Chaque étape a un rendement inférieur à 100 %, l'énergie restituée est donc inférieure à celle stockée.

J'ai fait le calcul du rendement global "idéal", à base de machines d'une performance maximale, ce qui nécessite d'employer 4 machines, la solution avec deux machines donnant un très mauvais rendement dans le sens du pompage.

L'hypothèse du calcul est la suivante

L'énergie électrique, transformée de THT/HT (très haute tension/moyenne tension, en fait 400.000V/20.000V) est utilisée par un bon moteur asynchrone et une bonne pompe centrifuge pour élever de l'eau dans une retenue. Ensuite l'eau actionne une bonne turbine et un bon alternateur pour restituer l'énergie qui est de nouveau transformée HT/THT. Ceci implique donc quatre machines, car une bonne pompe n'est pas une bonne turbine et vice–versa. Même chose pour le moteur et l'alternateur. Il faut également deux transformations . Je ne parle pas des pertes en ligne.

Pompage:
Rendement transfo d'entée THT/MT: 94 %
Rendement du moteur asynchrone: max. 91 %
Rendement pompe (centrifuge): max. 80 %
Rendement transmission, frottements: 95 %

Restitution:
Rendement turbine Pelton: 92%
Rendement alternateur: 95%
Rendement transmission, frottements: 95%
Rendement transfo de sortie: 94 %

Rendement total: 0,94*0,91*0,8*0,95*0,92*0,95*0 ,95*0,94=0,5074

Donc, dans des conditions idéales on récupère 50,7 % de l'énergie stockée.

Ce calcul ne tient pas compte des coûts financiers de l'opération: frais fixes de la centrale, usure des machines etc. Votre avis?
Amicalemnt paulb
-----

[Narduccio]

Tu as oublié les pertes d'eau du à l'évaporation ety aux immanquables fuites et infiltrations.

[pmdec]

Que faut-il penser du stockage sous forme d'air comprimé ?

Il y a qqun (j'ai oublié le nom) qui a tenté d'utiliser ce système pour des véhicules, mais les avis et calculs disponibles semblent assez discordants sur ce sujet. Pourtant, "à la louche", cela semble réalisable, avec une "pollution" minimale (récipients, moteur unique, récupération de la chaleur de compression, ...) : y a-t-il quelque chose de sérieux sur ce système ?

[invite91394d0f]

Stockage d'énergie électrique.
Rendement total: 0,94*0,91*0,8*0,95*0,92*0,95*0 ,95*0,94=0,5074

Pour info, il existe en france des usines hydroelectriques réversibles (enfin au moins une : le barrage de Grand Maison - isère ) qui est capable de produire de l'electricité quand celle-ci est chère (journée) et de remonter l'eau quand l'electricitée est moins chère (ou moins demandée, la nuit).
Et comme cette usine est toujours en fonctionnement je pense pas qu'elle ai un rendement de seulement 0.5 ...

Steph

[A voir en vidéo sur Futura]

[triban]

bonjour

Il y a plusieurs fils sur ce sujet
http://forums.futura-sciences.com/showthread.php?t=4218
par exemple

[invited494020f]

bonjour

Il y a plusieurs fils sur ce sujet
http://forums.futura-sciences.com/showthread.php?t=4218
par exemple

Merci triban,
je n'ai pas vu le fil que tu cites, puisqu'il est "descendu" en deuxième page. Il y a eu en effet une longue discussion sur le stockage, mais apparemment personne ne s'est trop occupé de la rentabilité des "pompages" dans les barrages.
Dans ces discussions l'aspect économique des solutions proposées est rarement évoqué, alors que c'est l'aspect principal pour les investisseurs qui, par contre, négligent souvent l'aspect écologique.
Essayons donc de raisonner en tenant compte des deux aspects, sans oublier la concurrence entre les ressources énergétiques et les autres: l'agriculture, la sylviculture, l'extension de l'habitat, des bâtiments industriels et administratifs, les réseaux de communication etc. Le Globe terrestre est inextensible!
Amicalement paulb.

[invited494020f]

Pour info, il existe en france des usines hydroelectriques réversibles (enfin au moins une : le barrage de Grand Maison - isère ) qui est capable de produire de l'electricité quand celle-ci est chère (journée) et de remonter l'eau quand l'electricitée est moins chère (ou moins demandée, la nuit).
Et comme cette usine est toujours en fonctionnement je pense pas qu'elle ai un rendement de seulement 0.5 ...

Steph

Cher steph,
les chiffres sont les chiffres. La différence du prix, qui agit dans le bon sens, atténue certainement la perte par les rendements, mais connais-tu cette différence? En fait, le pompage ne se justifie que si l'énergie qui sert à pomper serait perdue sans lui.
Amicalement paulb.

[Narduccio]

Pour info, il existe en france des usines hydroelectriques réversibles (enfin au moins une : le barrage de Grand Maison - isère ) qui est capable de produire de l'electricité quand celle-ci est chère (journée) et de remonter l'eau quand l'electricitée est moins chère (ou moins demandée, la nuit).
Et comme cette usine est toujours en fonctionnement je pense pas qu'elle ai un rendement de seulement 0.5 ...

Steph

Il éxiste plusieurs usines de ce type en France exploitées par EDF. La différence entre le prix de l'électricité de jour et de nuit peut atteindre un rapport >1/2. De plus, pour le nucléaire, il coute des fois plus cher d'arrêter une tranche que de continuer de produire pour pomper. En fait dans ce cas, on ne gagne pas forcément plus d'argent, on en perd moins.

[invited494020f]

Il éxiste plusieurs usines de ce type en France exploitées par EDF. La différence entre le prix de l'électricité de jour et de nuit peut atteindre un rapport >1/2. De plus, pour le nucléaire, il coute des fois plus cher d'arrêter une tranche que de continuer de produire pour pomper. En fait dans ce cas, on ne gagne pas forcément plus d'argent, on en perd moins.

Bonjour,
donc le gain financier compense la perte causée par le mauvais rendement. Tant mieux!
Dans le deuxième cas on évite une perte sèche, comme je l'ai évoqué. Donc tout va pour le mieux et j'ai encore appris quelque chose.
Amicalement paulb.

[DjPoke]

Bonjour à tous !

Personnellement j'ai bien une solution théorique au stockage de l'energie electrique mais elle ne passe pas par l'eau.
J'aimerai d'ailleurs mettre au point des experimentations avec quelqu'un... je m'explique.
Il s'agirait d'un systeme electro-mecanique.

Comparons l'energie à de l'eau, et le condensateur à un petit verre d'eau. Ce que je souhaiterai mettre au point est un systeme répondant au fonctionnement suivant :
- Un circuit contenant du courant continu à stocker (solaire par exemple), un condensateur d'une capacité gigantesque et une resistance resistant à la chaleur et la puissance de l'ensemble.
- Quand le condensateur est plein, un systeme mecanique se declanche et le met hors circuit. Donc il conserve sa charge selon un certain temps
- Un autre condensateur le remplace, qui est vide et se charge
- Il y a donc une large chaine de grands condensateurs qui se chargent
- A tout moment, en actionnant une manette mecanique, l'on place un condensateur chargé dans un second circuit et en récupère l'energie.

Voila ! Le probleme c'est que je n'ai aucun matériel pour expérimenter, et que mon fort a toujours été la théorie plutôt que la pratique.
Quelqu'un voudrait t'il expérimenter le systeme ?
Il faut :
-un physicien pour les calculs théoriques
-un dessinateur industriel pour les plans
-le matériel
-La personne qui va fabriquer, assembler et expérimenter

(OU un laboratoire de recherches en electro-mecanique)

Courage et nous pourrons le faire !

[Cécile]

Salut Paul,

Je ne crois pas au stockage massif de l'électricité : trop cher, demande trop de place, rendement trop faibles.
Pour moi, l'utilisation de davantage d'énergies intermittentes passe par
- la diversification de ces énergies, aussi bien par type d'énergie (solaire, éolien...) que par géographie (il n'y a pas du vent partout en France au même moment).
- la généralisation des tarifs différenciés selon la saison et l'heure, pour maximiser l'utitilisation de l'électricité lorsqu'elle est produite (c'est surtout valable pour l'intermittence prévisible, donc plutôt le photovoltaïque que l'éolien).
- l'utilisation de centrales thermiques (à gaz, pas à charbon) en complément des renouvelables.

Et bien sûr, dans l'état actuel des technologies, le renouvelables ne peut pas prendre une part prépondérante. Mais il y a encore beaucoup de marge avant d'atteindre ces problèmes de stockage/réseau avec les renouvelables en France.

[moijdikssékool]

La différence entre le prix de l'électricité de jour et de nuit peut atteindre un rapport >1/2

en gros, ce rapport est générallement inférieur à 1/2, ce qui signifie que, si le rendement énergétique est de 50%, le rendement économique est au mieux nul du fait que une diminution du prix de moitié compense tout juste le rendement de moitié. En considérant les fuites, évaporations, entretiens et coûts du matériel, le cout financier de l'affaire est globalement négatif, ie on perd de l'argent, mais peut-être moins que si l'on arrêtait le nuke pendant la nuit

dis-moi, narduccio, quand on dit (voir tableau p6 et 7 de http://www.industrie.gouv.fr/energie...df/reperes.pdf) que le renouvelable produit 10.4Mtep à partir de 18.3Mtep d'énergies primaires(?), que le nucléaire, à partir de 116.8Mtep d'uranium, produit 41.4Mtep d'électricité, que parmi ces 41.4Mtep, 5.7+1.3 = 7 proviennent du renouvelable, cela signifie-t-il qu'en fait ces 7Mtep sont en fait produit 'artificiellement' en jouant sur les tarifs jours/nuit, qu'ils ne sont en fait pas issus du renouvelable mais des centrales nucléaires et thermiques?

[Quisit]

le cout financier de l'affaire est globalement négatif, ie on perd de l'argent, mais peut-être moins que si l'on arrêtait le nuke pendant la nuit

c'ets même une certitude, il y'a une volonté d'écrétage des surproduction, on stocke plutôt que de gaspiller et on revend au meilleur tarif

[Narduccio]

dis-moi, narduccio, quand on dit (voir tableau p6 et 7 de http://www.industrie.gouv.fr/energie...df/reperes.pdf) que le renouvelable produit 10.4Mtep à partir de 18.3Mtep d'énergies primaires(?), que le nucléaire, à partir de 116.8Mtep d'uranium, produit 41.4Mtep d'électricité, que parmi ces 41.4Mtep, 5.7+1.3 = 7 proviennent du renouvelable, cela signifie-t-il qu'en fait ces 7Mtep sont en fait produit 'artificiellement' en jouant sur les tarifs jours/nuit, qu'ils ne sont en fait pas issus du renouvelable mais des centrales nucléaires et thermiques?

Je suis en train de décrypter le tableau, mais j'ai du mal à comprendre le sens de toutes ces flèches.
Dès que j'ai la réponse je la posterais.

[moijdikssékool]

Je suis en train de décrypter le tableau, mais j'ai du mal à comprendre le sens de toutes ces flèches

je crois qu'en fait ils ont du mettre la flèche entre le nuke et le renouv à l'envers, qu'en gros, on 'produit du renouvelable' à partir du nucléaire avec le principe d'éccretage jour/nuit. Et la flèche concernant le renouvelable '18.3Mtep donne 10.4' est en fait '3.4Mtep donne 10.4 = 3.4+7'. De toute façon, il me paraît bizarre de parler d'énergie primaire pour le renouvelable (ce serait à la rigueur le soleil mais, vu la perte énergétique d'une goutte d'eau de mer qui se vaporise pour retomber ensuite sur un flan de montagne et faire enfin tourner une turbine, ce serait inchiffrable)
bref, te casses pas la tête, c'est un point de détail

[Narduccio]

Quand on regarde les 2 pages imprimées ensemble, on voit tout de suite ouù ils ont voulu en venir (et tu t'es gourré ).
D'un coté, il y a la ressource primaire, de l'autre le produit final.
Ainsi, la France produit et importe 13,1 Mtep de charbon, 5,5Mtep servent à produire de l'électricité, 1,1 Mtep sont perdus. Il en reste 6,5 Mtep qui sont ditribués au niveau de la population ou de l'industrie sous forme de charbon et de coke (tu remarqueras que l'on ne parle pas du rendement de l'utilisation finale ...).
Si l'on prend l'électricité, on note que 116,8 Mtep de production nucléaire + 5,7 Mtep de centrales hydrauliques et éoliennes + 1,3 Mtep d'énergie renouvelables (ils veulent surement parler des déchets brulés dans les centrales des Tiru et autres incinérateurs) + 2,8 Mtep de gaz naturel + 1,4 Mtep de produits pétroliers + 5,5 Mtep de charbon - 92,2 Mtep de pertes donnent 36,1 Mtep d'électricité (tu as noté que l'on ne tient pas compte du rendement des machines utilisants l'électricité ...)

[moijdikssékool]

je ne comprends pas pourquoi une partie d'energie renouvelable, 5.7Mtep, est comptabilisée comme électricité issue du nucléaire. Sinon, les 10.4Mtep issus du renouvelable ne sont pas de l'électricité?

[camaron]

je ne comprends pas pourquoi une partie d'energie renouvelable, 5.7Mtep, est comptabilisée comme électricité issue du nucléaire. Sinon, les 10.4Mtep issus du renouvelable ne sont pas de l'électricité?

Comme je n'arrive pas, comme toi, à comprendre le sens de ces flèches et qu'on ne trouve pas beaucoup d'explication, je me demande si le bilan Import/Export ne pourrait pas expliquer ces résultats. En page 36, on trouve bien une explication des rendements qui sont utilisés. Mais comme toutes les fléches de perte des ressources se retrouvent dans un seule flèche de perte electriques en utilisation, je me demande si ce n'est pas comme des pertes qu'il faut interpréter le transfert des ER vers le nucléaire qui ne serait en fait qu'un transfert vers l'électrique (= nucléaire dans les couleurs du schéma)?

Qu'en pense tu ?

C'est vrai que ce schéma est dans la culture de transparence sur les chiffres énergétiques !

[moijdikssékool]

non, la perte du renouvelable est de 0.8 (la petite flèche verticale verte). D'ailleurs je ne comprends pas q'uil puisse y avoir des pertes pour du renouvelable (à mois que ce soit l'énergie perdue pour l'usage interne, pour faire tourner les locaux des usines à renouvelables)

En page 36, on trouve bien une explication des rendements qui sont utilisés

mouais, je comprends assez mal qu'un rendement de 10% pour le renouvelable permettent d'obtenir 10.4Mtep à partir de 18.3Mtep 'primaires' tout en sachant qu'il y en a 7 qui partent dans le nucléaire et le thermique classique. 10% de rendement, ca voudrait dire une flêche verticale en pertes et usage interne encore plus grosse que pour le nucléaire. Enfin bref, je ne trouve pas très intéressant de parler rendement énergétique pour du renouvelable (sauf si c'est pour bruler des déchets comme dans une centrale au charbon). Disons qu'il est plus intéressant de savoir à combien d'éoliennes on a l'équivalent d'un réacteur nucléaire, ou son rendement économique

j'ai supposé un moment qu'en fait la flêche ER vers nuke de 5.7Mtep est en fait inversée et que c'est en fait l'électricité produite par du nucléaire via de l'hydrolectricité stockée par de l'électricité nocturne issue du nucléaire. Idem pour les 1.3Mtep entre le thermique classique et les ER. Mais Narduccio n'a pas l'air d'accord

[Narduccio]

je ne comprends pas pourquoi une partie d'energie renouvelable, 5.7Mtep, est comptabilisée comme électricité issue du nucléaire. Sinon, les 10.4Mtep issus du renouvelable ne sont pas de l'électricité?

Tant que je raisonnais comme toi, j'avais beaucoup de mal à comprendre ce tableau. En fait, oublie les couleurs et les places respectives en entrées ou en sortie. imagine un tableau à 4 colonnes. La première, c'est les intrants: charbon, pétrôle, gaz naturel, production nucléaire, énergies renouvelable. La quatrième, c'est les sortants: charbon & coke, produits pétroliers, gaz, électricité et énergies renouvelable thermique. En fait ce que l'on trouve aux "bornes" de sa maison. La troisième colonne ce sont les pertes intrinsèques au mode de distribution finale (ce qui permet de négliger les pertes liées à l'utilisation). La seconde ce sont les transfert entre les diverses colonnes, pour des raisons pratiques on a préféré limiter ces transfert et donc en face de chaque ressource primaire, il y a la consommation finale correspondant au plus grand usage de cette ressource. Ainsi, pour distribuer 86,5 Mtep de produits pétroliers on importe 95,5 Mtep de pétrôle. Mais! 1,4 Mtep vont dans des centrales thermiques classiques. Tandis que 4,9 Mtep représentent les pertes et les rendement de conversion. Bien entendu, l'on aurait pu mettre différemment les ressources primaires et les consommations finales, mais il y aurait eu de sacré croissement qui auraient nuit à la lecture de ce tableau synthétique. Bien que lorsque l'on voit le nombre de personnes interprêtant mal ce tableau on se dise que cela n'aurait pas pu être pire.

[Narduccio]

D'ailleurs je ne comprends pas q'uil puisse y avoir des pertes pour du renouvelable (à mois que ce soit l'énergie perdue pour l'usage interne, pour faire tourner les locaux des usines à renouvelables)

Ben tu as en partie raison, mais comme ce tableau s'interresse à la ressource primaire et à la consommation finale, cette flèche représente les écarts entre les intrants et les sortants. Donc, pour ce tableau, les calories qui partent à la cheminée des chaudières à bois ou à déchets sont des pertes (puisqu'elles ne vont pas chez le consommateur final).

PS, comme ce tableau ne tient pas compte des rendements chez l'utilisateur final, on ne voit pas la perte du au rendement proche de 20% des véhicules routiers.

[moijdikssékool]

ok, je viens de voir ce que signifie ENRt au bout de la flêche des ER
en gros les centrales hydrauliques et éoliennes produisent à peine 5.7Mtep d'électricité, les déchets produisent 10.4 sous forme de chaleur (utilisée pour des logements ou dans l'industrie) et 1.3 sous forme d'élec
autant dire que les barrages hydrauliques produisent ridiculement peu (alors que le potentiel max est atteint dans ce domaine, il me semble)

sinon, connais-tu l'énergie pour extraire du sol une unité d'énergie nucléaire, le transporter et le traiter pour son exploitation (à comparer à celle qu'il faut pour extraire du pétrole, soit 1 litre pour 5litres extraits et transportés jusqu'en raffinerie si je me rappelle, soit entre 1.5 et 2litres entre le puit et la distribution de 5litres à la pompe à essence, sans compter l'énergie à la construction des infrastrucutres et de leur entretien)?

[Narduccio]

Non, je ne connait pas ce chiffre. Désolé.