La Chine met en service un barrage de pompage-turbinage de 182 mètres pour stabiliser un réseau riche en énergies renouvelables

Une nouvelle forme d’hydroélectricité pour un réseau en mutation

La Chine a mis en service la station de transfert d’énergie par pompage de Jurong, dans le Jiangsu, exploitée par State Grid Xinyuan. Son barrage, haut de 182,3 mètres, est désormais le plus haut barrage de pompage-turbinage au monde. L’installation stocke 17,07 millions de mètres cubes d’eau, soit environ 17 milliards de litres, et affiche une puissance installée de 1,35 million de kilowatts. Une fois pleinement entrée en exploitation commerciale, elle devrait produire environ 1,35 milliard de kilowattheures d’électricité par an lors des cycles de turbinage. Le projet intervient alors que la demande d’électricité dans l’est de la Chine atteint de nouveaux records et que le pays accroît fortement ses capacités éoliennes et solaires.

Contrairement à un barrage classique sur un fleuve, qui dépend du débit régulier d’un grand cours d’eau, une station de pompage-turbinage fonctionne comme une immense batterie hydraulique. Elle fait circuler l’eau entre un réservoir supérieur et un réservoir inférieur, la pompant vers le haut lorsque le réseau dispose d’un excédent d’électricité, puis la faisant passer dans des turbines aux heures de pointe. Ce fonctionnement dans les deux sens transforme l’énergie intermittente du soleil et du vent en électricité disponible à la demande, un service nécessaire aux centres urbains et industriels densément peuplés comme le Jiangsu.

La nouvelle station est conçue pour être proche des centres de consommation, non loin du delta du Yangtsé, et pour réagir rapidement. Les opérateurs peuvent augmenter sa production en quelques minutes afin de faire face aux variations soudaines de l’offre ou de la demande. Les ingénieurs ont également installé de nouvelles géomembranes anti-infiltration dans le corps du barrage ainsi que des robinets sphériques de très grande taille afin d’améliorer la fiabilité et la maintenance. Le projet montre comment la Chine développe des équipements qui stabilisent le réseau parallèlement à ses nouvelles capacités de production.

Le rôle du pompage-turbinage et son importance

Le pompage-turbinage est la forme de stockage d’énergie à l’échelle du réseau la plus largement déployée. Lorsque l’électricité est excédentaire, généralement la nuit ou pendant les périodes venteuses et ensoleillées, la station utilise cette énergie pour actionner des pompes qui remontent l’eau vers le réservoir supérieur. Quand le système a besoin d’électricité, l’eau redescend dans des turbines pour produire du courant. Le rendement aller-retour se situe généralement entre 70 et 85 %. Une partie de l’énergie est donc perdue au cours du cycle, mais l’intérêt est de déplacer l’énergie des périodes d’excédent vers celles de pénurie.

La Chine intègre rapidement de nouvelles capacités renouvelables, ce qui rend indispensables les services d’équilibrage. L’installation de Jurong offre plusieurs fonctionnalités sur un même site. Elle écrête les pointes pour atténuer le pic de demande du soir, régule la fréquence afin de maintenir le réseau à 50 hertz, contrôle la phase pour soutenir la tension et fournit des réserves rapides en cas d’incident. Selon les exploitants du projet, la station peut fournir environ 2,7 millions de kilowatts de capacité de régulation bidirectionnelle.

Son emplacement n’a rien d’un hasard. La puissance maximale appelée dans le Jiangsu a dépassé les 100 millions de kilowatts pendant neuf années consécutives et, l’été dernier, le réseau a atteint un pic de 156 millions de kilowatts. Installer une grande station de stockage au cœur de ce système réduit la nécessité de démarrer les centrales à charbon de pointe et améliore l’absorption des énergies renouvelables, qui seraient autrement écrêtées lorsque le réseau ne peut pas les accueillir en totalité.

Dans les coulisses du projet de 182 mètres

La station de Jurong s’élève à 182,3 mètres, soit environ la hauteur d’un immeuble de 60 étages. Les réservoirs peuvent contenir 17,07 millions de mètres cubes d’eau. La station affiche une puissance installée de 1,35 million de kilowatts et, une fois pleinement opérationnelle, devrait produire environ 1,35 milliard de kilowattheures au cours d’une année de turbinage typique. Le site est souvent décrit comme une banque d’énergie hydraulique. Il stocke l’énergie lorsque l’électricité est abondante et peu coûteuse, puis la restitue lorsque la demande et les prix sont plus élevés.

Les ingénieurs devaient atteindre des objectifs ambitieux pour un barrage de pompage-turbinage construit dans une plaine fortement consommatrice d’électricité, plutôt qu’au fond de gorges reculées. Le corps du barrage est doté de nouvelles géomembranes anti-infiltration afin de limiter les fuites et de protéger les eaux souterraines. La station comprend également certains des plus grands robinets sphériques installés en Chine, ce qui améliore la sécurité et facilite la maintenance. Ces choix permettent à l’installation de faire circuler l’eau plus efficacement et de réduire les temps d’arrêt.

Les équipements de la station ne sont qu’une partie du projet. Le centre de conduite doit gérer les démarrages et arrêts rapides ainsi que les fréquents changements de mode entre pompage et turbinage. Cela exige un système de commande numérique robuste, une surveillance précise du niveau d’eau et une coordination avec le gestionnaire régional du réseau. Comme le niveau du réservoir supérieur varie quotidiennement, les équipes ont renforcé les berges et établi des règles d’exploitation visant à limiter l’érosion et à protéger les communes voisines.

La place du projet dans le développement hydroélectrique chinois

Le parc hydroélectrique chinois comprend des installations géantes sur les fleuves du sud-ouest du pays ainsi qu’un réseau croissant de stations de pompage-turbinage à proximité des principaux pôles de consommation. La centrale hydroélectrique de Baihetan, sur le Jinsha, dispose d’une puissance de 16 gigawatts derrière un barrage-voûte de 289 mètres. C’est la deuxième plus grande centrale hydroélectrique au monde, après celle des Trois-Gorges. Des projets comme Baihetan et Wudongde fournissent de grandes quantités d’électricité bas carbone et contribuent à la prévention des inondations le long de grands cours d’eau.

Le pompage-turbinage joue un rôle différent, mais complémentaire. Il ne crée pas d’énergie primaire à partir du débit des fleuves. Il déplace l’énergie d’une heure ou d’une journée à l’autre et contribue au bon fonctionnement des lignes à très haute tension sur de longues distances. Lorsque l’hydroélectricité du sud-ouest ou les parcs éoliens du nord acheminent leur production vers l’est, les stations de pompage-turbinage proches du littoral absorbent les surplus et restituent l’énergie aux heures de pointe. Cela réduit l’écrêtement des énergies renouvelables et le recours aux centrales de pointe coûteuses dans les villes.

La Chine a rapidement développé ses capacités de pompage-turbinage au cours de la période de planification actuelle. Depuis le début du XIVe plan quinquennal, plus de 44,53 millions de kilowatts de capacités de pompage-turbinage ont été raccordés au réseau. Les objectifs climatiques nationaux prévoient un pic des émissions de carbone avant 2030 et la neutralité carbone d’ici 2060. Le stockage permet d’accroître la part des énergies renouvelables sans sacrifier la fiabilité, et le pompage-turbinage reste la pierre angulaire de cette démarche.

Réalisations techniques et compromis environnementaux

Des avancées techniques ont rendu possible la construction d’un barrage de cette hauteur pour une station de pompage-turbinage. Le revêtement anti-infiltration protège la structure du barrage et limite les pertes d’eau. Des robinets sphériques surdimensionnés résistent aux fortes pressions dues à la hauteur de chute, ce qui renforce la sécurité. Les constructeurs ont dû réaliser des ouvrages souterrains complexes, des tunnels de prise d’eau et des chambres d’équilibre, tout en limitant les répercussions sur les communes voisines.

Le pompage-turbinage peut atténuer certaines pressions environnementales associées aux très grands barrages qui barrent les fleuves. Ces projets sont souvent situés hors du lit des cours d’eau et ne coupent donc pas les voies de migration des poissons sur les principaux cours. Les réservoirs sont plus petits et situés en altitude, ce qui peut limiter les déplacements de population. Toutefois, les variations quotidiennes du niveau de l’eau peuvent fragiliser la végétation des berges et la faune, et les travaux perturbent toujours les habitats. Une conception soignée et des règles d’exploitation strictes sont nécessaires pour limiter l’érosion, maîtriser les sédiments et éviter la contamination des eaux souterraines.

Après une période marquée par la construction de milliers de petites centrales, la politique hydroélectrique chinoise privilégie désormais le contrôle de la qualité. Les autorités ont fermé ou supprimé de nombreux petits barrages, souvent illégaux, sur des affluents. Ceux-ci nuisaient aux espèces sensibles et contrevenaient aux nouvelles lignes rouges écologiques. Les grands projets font désormais l’objet d’évaluations environnementales plus strictes, et des projets comme celui de Jurong intègrent des technologies destinées à contenir les infiltrations et à protéger les ressources en eau voisines.

Effets régionaux et projets transfrontaliers

L’hydroélectricité est aussi un enjeu diplomatique en Asie. Les projets chinois de construction d’un gigantesque ouvrage sur le Yarlung Tsangpo, cours supérieur du Brahmapoutre, font l’objet d’une surveillance étroite et suscitent des appels à des garanties de la part de l’Inde, en aval. À New Delhi, les responsables ont insisté sur la nécessité de transparence, de partage des données et de concertation au sujet des projets susceptibles de modifier les débits, les régimes de sédimentation ou les écosystèmes au-delà des frontières. L’Inde étudie ses propres grands projets hydroélectriques dans l’Arunachal Pradesh afin d’améliorer la sécurité de l’approvisionnement en eau et en électricité dans le nord-est du pays.

Les deux pays discutent d’une reprise anticipée des échanges de données hydrologiques et de protocoles de coopération sur les cours d’eau transfrontaliers. Des experts de la région soulignent l’importance d’évaluations des risques propres à chaque site pour tout projet dans l’Himalaya, compte tenu de l’activité sismique et de la fragilité des écosystèmes. Les stations de pompage-turbinage comme celle de Jurong fonctionnent généralement hors du lit des cours d’eau et présentent moins de risques transfrontaliers, mais les mégabarrages sur les principaux cours d’eau exigent une communication renforcée entre pays voisins.

Au-delà de l’Asie du Sud, la construction de barrages fait partie des stratégies de sécurité énergétique à travers l’Eurasie. Le projet de Rogun, au Tadjikistan, qui prévoit un barrage de 335 mètres de haut, suscite l’intérêt de partenaires internationaux désireux de soutenir l’indépendance de l’Asie centrale vis-à-vis des combustibles importés. Cette dynamique reflète une tendance générale : les pays associent la grande hydroélectricité fluviale, lorsque la géographie le permet, à des équipements de stockage comme le pompage-turbinage, afin de stabiliser les réseaux à mesure que les énergies renouvelables y prennent une place croissante.

Les conséquences pour les consommateurs et l’industrie

Pour les usines et les ménages du Jiangsu, une capacité de stockage accrue se traduit par moins de pénuries aux heures de pointe et une moindre pression sur le réseau pendant les vagues de chaleur. Le pompage-turbinage aide à éviter les réductions soudaines de production des parcs éoliens et solaires, de sorte que l’énergie propre déjà financée ne soit pas gaspillée. Il réduit aussi le recours aux centrales à charbon de pointe, coûteuses à exploiter et polluantes à la marge.

La station devrait produire environ 1,35 milliard de kilowattheures par an lors des cycles de turbinage, soit à peu près la consommation annuelle d’électricité d’un million de ménages chinois moyens. Cette comparaison donne une idée de l’ampleur des équipements, mais il vaut mieux considérer le pompage-turbinage comme un outil de flexibilité. Il consomme de l’énergie lors du pompage et en restitue la majeure partie lors du turbinage. Il permet surtout de maintenir l’alimentation électrique lorsque la demande bondit et d’assurer une tension et une fréquence stables pour les équipements industriels sensibles.

À mesure que le marché chinois de l’électricité évolue, les installations comme celle de Jurong tireront leurs revenus non seulement de la vente de kilowattheures, mais aussi de services tels que les réserves rapides et la régulation de fréquence. Ces services prennent une importance croissante avec l’électrification des transports, du chauffage et de l’industrie manufacturière. L’augmentation des capacités de stockage dans le réseau réduit le coût de l’intégration de nouvelles installations solaires et éoliennes, ce qui profite aux consommateurs à terme.

Points clés

• La Chine a mis en service dans le Jiangsu un barrage de pompage-turbinage de 182,3 mètres, le plus haut de son genre au monde.
• La station stocke 17,07 millions de mètres cubes d’eau et affiche une puissance installée de 1,35 million de kilowatts.
• La production annuelle attendue est d’environ 1,35 milliard de kilowattheures lors des cycles de turbinage.
• La station assure l’écrêtement des pointes, la régulation de fréquence, le contrôle de phase et des réserves rapides pour le réseau de l’est de la Chine.
• La pointe de consommation dans le Jiangsu a atteint 156 millions de kilowatts cet été, ce qui accroît l’intérêt des capacités de stockage locales.
• Depuis le début du plan quinquennal actuel, la Chine a ajouté plus de 44,53 millions de kilowatts de capacités de pompage-turbinage.
• Le pompage-turbinage aide à absorber la production variable de l’éolien et du solaire et réduit le besoin de faire fonctionner les centrales à charbon de pointe.
• Les ingénieurs ont utilisé des revêtements anti-infiltration et des robinets sphériques surdimensionnés pour atteindre les objectifs de sécurité et de fiabilité à cette hauteur.
• La Chine supprime de nombreux petits barrages nuisibles aux écosystèmes tout en renforçant l’examen des grands projets.
• Les projets hydroélectriques transfrontaliers sur le Brahmapoutre sont en discussion entre la Chine et l’Inde, qui appelle à la transparence et au partage des données.