Les simulations numériques peuvent permettre d’améliorer l’efficacité des centrales hydroélectriques. C’est la conviction de la HES-SO Valais, qui est partie prenante du projet européen Xflex Hydro. L’augmentation de l’efficacité de ces centrales est d’autant plus importante dans le contexte de la stratégie énergétique 2050 et du maintien de la stabilité du réseau, bientôt privé d’énergie nucléaire. Dans un article paru dans le magazine Le Bulletin, l’équipe de la professeur Cécile Münch-Alligné fait le point sur le projet et les technologies utilisées. 

À l’avenir, le rôle des centrales hydroélectriques en Europe sera crucial pour garantir un approvisionnement en électricité renouvelable et durable, tout en maintenant la stabilité du réseau. Des flexibilités correspondant à différentes échelles de temps seront nécessaires en fonction des besoins : inférieure à la seconde pour assurer la stabilité dynamique du réseau, de l’ordre de l’heure pour suivre le marché de l’électricité et jusqu’à quelques mois pour le stockage saisonnier, écrivent les auteurs dans l’article du Bulletin.

Pour la flexibilité à court terme, la technologie « vitesse variable », en offrant un degré de liberté supplémentaire, permet d’adapter la vitesse de rotation des machines et donc de modifier leur puissance rapidement tout en maintenant un bon rendement. Pour les centrales de pompage-turbinage, une alternative pour adapter la puissance consommée par les pompes — qui en général fonctionnent en mode on-off — consiste à pomper et à turbiner simultanément. C’est la puissance réglable des turbines qui permet alors d’adapter la puissance consommée du point de vue du réseau.
 

La HES-SO Valais en charge de quatre démonstrateurs
C’est dans ce cadre que le projet européen H2020 Xflex Hydro a démarré en 2019. Réunissant 19 partenaires pour une durée de quatre ans, il a pour objectif de démontrer comment la flexibilité des centrales hydroélectriques permettra de garantir la stabilité du futur réseau électrique au travers de sept démonstrateurs. Plusieurs technologies, dont la vitesse variable, le fonctionnement en court-circuit hydraulique ou l’intégration de batteries, seront évaluées grâce à des simulations numériques, des essais à échelle réduite en laboratoire ainsi que des essais sur site.

La HES-SO Valais réalise les simulations numériques fluides et structures pour quatre démonstrateurs : la centrale de pompage-turbinage de Grand-Maison, située en France, la centrale de pompage de Z’Mutt du complexe de Grande Dixence, ainsi que deux centrales à accumulation situées au Portugal. Ces simulations ont pour but d’optimiser le fonctionnement de ces centrales grâce à ces nouvelles technologies.
 

Nouveaux modes de fonctionnement à venir
Les simulations numériques réalisées au cours de ce projet permettent d’évaluer l’intérêt de ces nouveaux modes de fonctionnement et de générer des données qui, associées à celles provenant de simulations transitoires, d’essais à échelle réduite, d’essais sur site ainsi
qu’à des données historiques, permettront d’optimiser l’exploitation des centrales étudiées.

Afin de valoriser la méthode développée au cours de ce projet européen, des études parallèles sont menées pour des centrales hydroélectriques en Suisse telles que la centrale de pompage-turbinage de Veytaux et la centrale au fil de l’eau d’Ernen.

Découvrez l’article complet sous ce lien.
 

Source : HES-SO Valais, article écrit par Daniel Biner, Jean Decaix, Olivier Pacot et Cécile Münch-Alligné

Crédit photo : Zermatt Tourismus