Carte des STEP en France / Illustration : Révolution Énergétique.
Les STEP, ou stations de transfert d’énergie par pompage turbinage, constituent une part importante du parc hydroélectrique français. Elles sont un atout majeur d’EDF pour assurer le suivi de charge du réseau électrique. Tour d’horizon du parc de STEP en France, et de son avenir.
Une STEP est en quelque sorte une batterie géante, qui fonctionne sur le principe de l’énergie potentielle existante entre deux réservoirs d’eau situés à des altitudes différentes. Lorsque la production électrique du réseau est excédentaire et/ou que le tarif de l’électricité est bas, la STEP pompe l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur : c’est la phase de « pompage ». À l’inverse, lorsque le réseau électrique nécessite plus de courant et que la STEP peut vendre son électricité à un prix élevé, l’eau du bassin supérieur est relâchée dans le bassin inférieur et entraîne des turbines qui produisent du courant : c’est le « turbinage ». Le rendement de ce type d’installation oscille entre 75 et 80 %, ce qui le classe en seconde position parmi les différents modes de stockage d’électricité, juste derrière les batteries au lithium.
En France comme dans la plupart des pays qui en sont équipés, les STEP ont été développés simultanément au parc de centrales nucléaires. Ces installations permettent d’en optimiser le fonctionnement et d’ajuster le réseau (réglage de tension, de fréquence et ajustement de la production). Elles ont la particularité d’être disponibles très rapidement (la centrale de Montézic peut, par exemple, être démarrée en 15 minutes), et ont un rôle essentiel en cas black-out : elles peuvent effectuer un « renvoi de tension » permettant de rétablir le réseau électrique national. Cette fonction n’a, pour l’heure, jamais servi. Les STEP françaises ont joué un rôle crucial pour éviter un effondrement du réseau européen lors de la panne du 4 novembre 2006.
À lire aussi Dans les entrailles d’une gigantesque usine de stockage d’électricitéLes STEP bénéficient d’un intérêt grandissant au niveau mondial avec le développement massif des énergies renouvelables. Elles peuvent en effet compenser leur variabilité en stockant le surplus de production et en compensant les creux (par vent faible ou nul, la nuit ou par mauvais temps).
Où peut-on installer une STEP ?
Définir l’emplacement d’une STEP est loin d’être une formalité. Du fait de la faible densité énergétique de ce système (la chute de 100 mètres d’un mètre cube d’eau ne génère que 0,272 kWh), les STEP nécessitent des hauteurs de chute et des volumes d’eau très importants. C’est pour cette raison que la grande majorité des centrales se trouvent en zone montagneuse. Tous les pays ne peuvent pas aménager de STEP, faute de relief suffisant.
À titre d’exemple, en France, c’est le barrage de Grand’Maison qui a le plus grand réservoir supérieur avec 132 millions de mètres cubes d’eau, lui conférant une constante de temps (autonomie) de 30 heures. Celui-ci est partiellement rempli par la fonte des neiges. L’installation disposant de la plus grande hauteur de chute est Super-Bissorte avec 1 160 mètres de dénivelé entre les deux bassins.
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Les caractéristiques des 6 STEP installées en France
La France dispose de 6 stations de pompage-turbinage majeures, ainsi que de plusieurs barrages classiques dotés de modestes possibilités de pompage. La puissance cumulée des STEP française atteint environ 5 GW pour environ 103,5 GWh de capacité de stockage.
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STEP de Grand Maison |
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| Localisation | Vaujany (Isère) |
| Puissance en turbinage | 1 790 MW |
| Capacité de stockage | 53,7 GWh |
| Autonomie à pleine puissance | 30 h |
| Mise en service | 1985 |
Le barrage de Grand’maison, situé à 1 700 mètres d’altitude, est le plus grand barrage français et constitue la plus puissante STEP d’Europe. Grâce à une hauteur de chute de plus de 900 mètres, la centrale est capable de délivrer une puissance de 1 7900 MW durant 30 heures. Elle constitue à elle-seule 9 % de la puissance hydroélectrique totale en France.
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STEP de Montézic |
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| Localisation | Montézic (Aveyron) |
| Puissance en turbinage | 920 MW |
| Capacité de stockage | 38,8 GWh |
| Autonomie à pleine puissance | 40 h |
| Mise en service | 1982 |
La STEP de Montézic, qui a fait l’objet d’un reportage sur notre chaîne YouTube, est la seconde plus grande du pays et se distingue par une constante de temps de 40 heures. Contrairement au barrage de Grand’maison, elle ne dispose d’aucun apport d’eau naturel significatif, outre le ruisseau des Vergnes. Il s’agit d’une STEP dite « pure », car sa fonction est exclusivement le stockage et déstockage d’énergie.
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STEP de Revin |
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| Localisation | Revin (Ardennes) |
| Puissance en turbinage | 720 MW |
| Capacité de stockage | 3,6 GWh |
| Autonomie à pleine puissance | 5 h |
| Mise en service | 1976 |
Comme la STEP de Montézic, la centrale de Revin est une centrale de pompage-turbinage « pure », elle ne dispose d’aucun apport naturel. Son réservoir des Marquisades et celui de Whitaker ont une capacité respective de 8,5 millions et 9 millions de mètres cubes. Le lac des Vieilles Forges situé non loin joue le rôle de tampon en cas de besoin.
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STEP de Super-Bissorte |
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| Localisation | Orelle (Savoie) |
| Puissance en turbinage | 730 MW |
| Capacité de stockage | 3,65 GWh |
| Autonomie à pleine puissance | 5 h |
| Mise en service | 1987 |
Le barrage de Bissorte, situé à 2050 mètres d’altitude, était, à l’origine, destiné à une centrale hydroélectrique gravitaire de 75 MW. Celle-ci fut mise en service en 1935. À partir de 1980, une seconde retenue est créée à une altitude de 925 mètres, permettant ainsi la mise en œuvre d’une STEP d’une puissance totale avoisinant 730 MW en turbinage.
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STEP du Cheylas |
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| Localisation | Cheylas (Isère) |
| Puissance en turbinage | 760 MW |
| Capacité de stockage | 2,76 GWh |
| Autonomie à pleine puissance | 6 h |
| Mise en service | 1979 |
Le Cheylas est une centrale de moyenne chute pouvant délivrer 480 MW pendant 6 heures. Elle est équipée de deux turbines Francis de 240 MW chacune qui se classent parmi les plus puissantes du parc français.
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STEP de La Coche |
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| Localisation | Le Bois (Savoie) |
| Puissance en turbinage | 330 MW |
| Capacité de stockage | 0,99 GWh |
| Autonomie à pleine puissance | 3 h |
| Mise en service | 1975 (rénovation en 2019) |
La centrale de la Coche était à l’origine un prototype destiné à préparer la construction de la centrale de Grand’Maison. Elle a récemment subi une profonde rénovation impliquant un investissement de 150 millions d’euros et l’ajout de la plus puissante turbine de type Pelton de France. Cette dernière a une puissance de 240 MW.
La puissance installée des STEP en France
La capacité de stockage des STEP en France
Quel avenir pour les STEP en France ?
Les STEP ont un intérêt capital dans la transition énergétique selon certains spécialistes de l’énergie, mais ne font toujours pas l’unanimité. En France, le potentiel de nouveaux aménagements est pourtant très important : il est estimé à environ 4 000 GWh par un rapport de la Commission européenne. Le développement des STEP occupe notamment une place importante dans le scénario énergétique « TerraWater » proposé par l’association « Les voix du nucléaire ».
Outre les zones montagneuses, des « STEP marines » pourraient également voir le jour sur le littoral français, en particulier le long des côtes de la Bretagne et de la Manche. Celles-ci fonctionneraient sur un principe similaire : pomper l’eau de la mer vers des bassins mis en place à une centaine de mètres d’altitude. Selon EDF, le potentiel de cette solution serait proche des 5 GW (en puissance de turbinage).
Cependant, depuis l’inauguration de la centrale de la Coche rénovée, EDF n’a officialisé aucun projet de construction ou de rénovation concernant des STEP. Plusieurs projets sont en attente depuis des décennies. Entre autres : l’extension de la STEP de Montézic (Aveyron), le projet de STEP de Redenat (Corrèze), le projet de STEP sur le plateau de Barbin dans le Verdon (Alpes-de-Haute-Provence) ou au lac Noir (Haut-Rhin), qui était la première station de pompage turbinage de France, inaugurée en 1938 avant d’être entièrement démolie.
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Cette apathie dans le développement des nouvelles STEP serait la conséquence de la mise en concurrence des concessions hydroélectriques. En France, les installations de plus de 4,5 MW sont soumises au régime des concessions. Cela signifie que l’installation existante appartient à l’État, mais que sa construction et son exploitation sont effectuées par un concessionnaire pour son propre compte. La durée de la concession, généralement très longue, permet alors au concessionnaire d’amortir les investissements liés à la construction de l’équipement. Elles sont souvent fixées à 75 ans.
Depuis 2008, la commission européenne demande à la France d’ouvrir à la concurrence l’attribution des concessions hydroélectriques arrivant à échéance. Depuis, la situation est bloquée, et près de 38 concessions expirées n’ont toujours pas été renouvelées. Dans le même temps, EDF ne souhaite pas investir dans de nouvelles infrastructures en raison du risque de perdre la gestion de l’installation à l’issue des travaux. Le cas des STEP est d’autant plus compliqué que l’objectif de la Programmation Pluriannuelle de l’Énergie prévoit une augmentation du parc de stations de pompage turbinage de seulement 1,5 GW à l’horizon 2030. Un objectif non seulement irréalisable à si brève échéance, mais peu ambitieux.
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Commentaires
Après 87, rideau ou presque! Pourtant avec une électricité nucléaire produite inutilement aux heures creuses et très difficilement monnayable sur le marché on pourrait en remplir des STEPs qui pourraient répondre aux pics de consommation (si on y ajoute des méthaniseurs...) ce qui éviterait de repartir sur un cycle nucléaire. Et ben non, on repart sur 6 nouveaux réacteurs (encore faudra t'il qu'ils fonctionnent) d'une production d'électricité non pilotable mais continue. Au passage, les bassins pourraient abreuver les animaux qui, en plus de trouver leur pitance journalière, doivent aujourd'hui trouver de l'eau, car comme les humains, ils souffrent des canicules. Et puis l'eau, c'est la vie.
Sur le propos mentionné dans l'article, certes partiellement vrai : "" les STEP nécessitent des hauteurs de chute et des volumes d’eau très importants. C’est pour cette raison que la grande majorité des centrales se trouvent en zone montagneuse. "" Il faut y mettre un bémol et regarder ce qu'il se fait ailleurs (d'ailleurs Revin est un exemple de STEP pas franchement en zones montagneuses, ni en plaine certes !). - Liste de centrales de pompage-turbinage — Wikipédia (wikipedia.org)
La plus grande STEP du monde actuelle (les Chinois feront mieux sous peu...) - Centrale de Bath County — Wikipédia (wikipedia.org) n'a que 380m de chute ! Cela ouvre certains horizons à bien des régions autres que les Alpes !
Dans les pays baltes, une STEP avec une chute de 108 mètres existe pour une puissance de 900MW !!! - Kruonis Pumped Storage Plant - Wikipedia
De plus, la conduite des centrales avec les outils informatiques actuels permet de faire un grand nombre de petites ou moyennes STEP, conduites à distance (comme les grosses par ailleurs), ce n'était pas vraiment le cas il y a 40 ans avec l'analogique... On peut donc imaginer des sommes de STEP sur divers bassins versants (un peu regroupé pour optimiser la maintenance) avec de Facto moins d'impact que des Gros Ouvrages unitaires (qui sont aussi à réaliser là où c'est possible !).
Pour conclure, les problèmes d'eau rencontrés par la France en bien des places (et en Europe en général) depuis quelques années et le changement de régime tendanciel des précipitations doivent nous éveiller sur le stockage d'eau ! (Taiwan et la Japon mettent à profit ses stockages d'eau saisonnier pour "stocker" de l'électricité... les grosses pluies y sont stockées sur certains bassins versants et utilisées le reste de l'année).
Par ailleurs, Faudra t'il prévoir de transférer de l'eau entre les différents bassins versants français d'ici à quelques années !? On devrait y songer très fort... Et un projet des années 80 entre le Rhone et un barrage de la Loire n'était pas inintéressant, certainement couteux, mais les dépenses "pharaoniques" faites dans l'hydraulique par la France pendant quelques décennies sont toutes remboursées et le Capital est encore là !!!
Enfin, La production d'énergie dégagée par le PV et l'éolien n'étant pas "pilotable" et étant pour partie sujette à un Marché Faussé mais dérégulé, le prix de l'électricité aux Heures de fort ensoleillement et de grands vents va tendre vers 0 en Europe... Ce sera une "aubaine" pour les STEP !
Bonjour, pour les 30h sur grand maison je ne suis pas certain à moins que vous parlez uniquement du temps de pompage pour vider la retenue aval.
Le retenue amont est de plus un peu plus importante il me semble.
Cordialement de la part d'un exploitant de la centrale
Au sujet des exigences européennes d'obligation de concession, Arnaud Montebourg a dit ce qu'il en était de la réalité lors de son audition parlementaire au sujet de la souveraineté énergétique : la France passe sous les fourches caudines de l'Europe parce qu'elle le veut bien (du sado-masochisme de la part de la France ?) . D'autres pays européens ont clairement dit à la Commission Européenne qu'il s'agissait d'un enjeu de souveraineté nationale non-négociable et qu'il n'était pas question de mettre les installations hydrauliques en concession, et la Commission ne leur a rien reproché.
Il n'y a donc aucune raison valable pour que la France le fasse.
Bonjour, dans votre article, il me semble qu'il manque la STEP de Vieux-Pré (lac de Pierre-Percée) en Meurthe-et-Moselle en Lorraine, mis en service en 1993.
Bonjour,
Le lac de pierre percée n'est pas une vrai STEP , il sert surtout pour compenser le débit de la Moselle à cause du prélèvement d'eau de la centrale nucléaire de cattenom.
Bonjour, nous avons évoqué uniquement les « grandes » STEP. Il y a de nombreuses STEP de plus faibles puissances, mais nous n'avons pour l'instant pas pu constituer de liste exhaustive de l'intégralité des installations hydro capables de pomper.