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L'Usine de l'Energie

Des sphères géantes pour stocker l’énergie des éoliennes off-shore

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Installées sous la mer, des sphères creuses se vident ou se remplissent d’eau selon que l’on a besoin de stocker ou de réinjecter dans le réseau l’électricité produite par des éoliennes. Un test avec une sphère de 3 mètres de diamètre - à l’échelle 1/10ème - vient de démarrer dans les eaux du lac de Constance.

Des sphères géantes pour stocker l’énergie des éoliennes off-shore © lix sab

Des énormes sphères creuses en béton dont les parois font 2,7 mètres d’épaisseur, immergées par 700 mètres de fond. C’est avec ce dispositif que des chercheurs de l’institut Fraunhofer IWES (Allemagne) veulent créer un nouveau système de stockage d’énergie adapté aux éoliennes en mer. Comme d’autres énergies intermittentes, les éoliennes ont besoin de stocker l’énergie produite afin de l’injecter sur le réseau quand elle est utile.

Le nouveau système reprend le principe du stockage d’électricité par pompage utilisé sur les barrages hydroélectriques : l’électricité à stocker sert à pomper de l’eau vers un réservoir haut, tandis que le flux d’eau libéré en sens inverse permet de faire tourner une turbine – et de récupérer l’électricité stockée. Mais le projet StEnSea (Stored energy in the sea), financé par le ministère allemand de l’économie et de l’énergie, veut l’adapter aux conditions de production des éoliennes off-shore.

Dans  les sphères en béton, l’électricité en surplus est utilisée pour pomper de l’eau hors de la sphère immergée. Pour récupérer l’énergie, il suffit d’ouvrir les vannes pour que l’eau rentre dans la sphère en faisant au passage tourner une turbine.  C’est donc la mer dans laquelle est plongée la sphère qui joue ici le rôle du réservoir "haut".

L’équipe du projet a évalué les conditions de fonctionnement optimal pour un tel système. Une sphère de 30 mètres de diamètre, placée à 700 mètres sous la surface de la mer, pourrait stocker environ 20 MWh. Pour un volume donné, la capacité de stockage d’énergie par la sphère est proportionnelle à la profondeur d’immersion. Une ferme d’éoliennes off-shore pourrait  exploiter la capacité de stockage d’un système comprenant 5 à 120 sphères immergées.

Mais il faut d’abord valider le principe. C’est ce qui est en train de se faire sur les bords du lac de Constance, à Überlingen,  où l’on vient d’immerger une petite sphère de 3 mètres de diamètre, à l’échelle 1/10ème par rapport au futur système de stockage commercial. La sphère en béton a été fabriquée par la société de BTP Hochtief, et transportée par bateau pour être immergée à une profondeur comprise entre 100 et 200 mètres sous la surface du lac. Les tests vont durer plusieurs semaines. En parallèle, les chercheurs de l’institut IWES recherchent leur futur site de démonstration pour une sphère de 30 mètres : une zone côtière  avec 600 à 800 mètres de fond, qui pourrait être au large de la Norvège.

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3 commentaires

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23/03/2017 - 09h15 -

L'idée est intéressante ! Vu les profondeurs évoquées, ce sera donc surtout applicable à l'éolien flottant qui par nature se situera en eaux profondes. Pour les parcs actuels (éolien posé) les profondeurs sont bien trop faibles et il est peu probable de trouver un site de profondeur adéquate à une distance raisonnable, sauf à dissocier complètement le moyen de production de celui de stockage.
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18/09/2018 - 15h35 -

J'ai du mal a comprendre pourquoi le stockage ne serait pas dissocié complètement du moyen de production. Le but est un pilotage global, et non local, surtout en ce qui concerne les ER, non ?
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21/11/2016 - 09h14 -

Intéressant en eau douce mais pour l'utilisation en mer quid ?
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16/11/2016 - 11h22 -

L'idée est intéressante mais pour vider la sphère qui est à 700 m il faut 71 bar de pression x par le volume de la sphère. Il serait donc intéressant de savoir quelle est la consommation électrique d'un compresseur pour vider les sphères et ce qu'on pourra en retirer en matière de production électrique ?
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16/11/2016 - 22h35 -

En pratique, si j'ai bien tout compris, j'imagine que chaque sphère pourrait être reliée à la surface par 2 conduits . Un premier conduit de 300-400mm de diamètre pour mise à l'atmosphère de la partie supérieure de la sphère. Et un 2e conduit d'approximativement 500-600mm de diamètre pour le transfert du fluide. Dans la partie inférieure, il y aurait une turbine-pompe de 5-10MW de 1m3/s. Et l'installation stockerait l'eau par gravité en turbinant (avec production d'électricité) lors des périodes de pointe de consommation. Et elle pomperait vers la surface (des réserves souples ouvertes par exemple) en périodes creuses. Donc pas besoin de compresseur pour chasser l'air ! Avec un rendement global de 70 à 85%, le système des STEP (station de pompage turbinage) est éprouvé ! C'est vraiment un bon concept car l'implantation des STEP sur le continent pose des problèmes environnementaux (barrages, sédimentations). Et le tout est recyclable aisément !
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21/11/2016 - 15h46 -

Réponse à CRONO, Soit je n'ai pas compris ce que vous voulez dire, soit votre conception est erronée. En effet même si la sphère est reliée à la pression de l'atmosphère, lorsque vous voulez la vider de l'eau qui a été turbinée précédemment vous devez bien remonter les 700 m de la colonne d'eau pour arriver à vider la sphère d'eau soit 71 bars de pression. A.SERVIERE
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19/03/2017 - 12h05 -

je serai plutôt de votre avis. Il va bien falloir exercer une certaine force, donc de l'énergie supérieure à la pression extérieure au niveau de la cuve pour vider l'eau de la cuve quand elle sera pleine. On est bien d'accord: plus on descend en profondeur, plus la pression augmente. Ce doit d'ailleurs être pour cela que pour résister à cette pression les cuves immergées doivent avoir une épaisseur importante. Dites-moi si mon raisonnement se tient. Mais mes compétences en mécanique des fluides sont plutôt limitées.
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