Quand le pompage turbinage devient une affaire rentable

Dans un marché électrique des plus concurrentiels, l'exploitation de l'énergie hydraulique doit être la plus efficace possible. Depuis plus d'un an, la société Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) a équipé sa centrale de pompage turbinage Grimsel 2 d'un convertisseur de fréquence mis au point par ABB Suisse. Ce système, le plus puissant du monde, permet de pouvoir réguler la puissance de pompage selon la demande. Une innovation récompensée par le Watt d'Or 2014 dans la catégorie «Technologies énergétiques».

La production d'énergie électrique est abondante en Europe. Centrales nucléaires en France, énergies vertes (éolienne et solaire) en Allemagne... Mais la Suisse, véritable château d'eau du continent, possède toujours un atout unique avec sa production hydroélectrique. Grâce à ses barrages d'accumulation, elle est la seule capable de fournir d'immenses quantités d'énergie à la demande. Encore faut-il maximiser cet avantage et le rentabiliser économiquement.
Le défi majeur des compagnies électriques est d'être capable de faire face aux importantes variations de charge du réseau. C'est notamment le cas en hiver, le soir aux heures de pointe, quant tous les ménages rentrent chez eux. Et c'est là que la Suisse peut faire valoir ses ressources, grâce à sa capacité de stockage hydraulique qui lui permet d'injecter ses réserves à tout moment.
Depuis de nombreuses décennies, les centrales de pompage-turbinages installées dans les Alpes remplissent cette fonction de réservoir tampon. Dans les très grandes lignes, elles accumulent l'eau en été dans les barrages quand la demande électrique est faible et bon marché; elles libèrent leur énergie l'hiver quand la demande est forte et le prix élevé.

Tout ou rien: pas bien
Mais face à la concurrence internationale et les exigences de production électrique de plus en plus pointues, il est désormais important de réagir rapidement à tout moment dans l'année et surtout de manière avantageuse. En effet, le pompage d'eau en amont, pour remplir et stocker ainsi l'énergie dans les barrages, n'est pas une opération anodine. Les gigantesques pompes à eau mises en oeuvre dans ce type d'installations ne connaissent en effet que deux états de fonctionnement. Soit elles sont en position de marche et pompent l'eau à pleine puissance. Soit elles sont à l'arrêt. Il n'était donc pas possible de modifier la puissance en fonction de l'excédent d'électricité disponible à tel ou tel moment dans le réseau.
On s'en doute, d'un point de vue énergétique, cette pratique n'est pas du tout optimale. Il est beaucoup plus efficace de pouvoir adapter la puissance de pompage à la quantité d'énergie qui doit être injectée dans le réseau à un moment donné. Pour des moteurs d'un tel calibre, cela n'a été possible jusqu'à présent qu'en mettant en oeuvre des machines dites asynchrones, un dispositif complexe assorti de d'inconvénients majeurs.
Pour pouvoir moduler la puissance des moteurs synchrones qui équipent par milliers les centrales électriques, il est obligatoire de recourir à un convertisseur de fréquence. Celui-ci peut modifier la fréquence de la tension alternative alimentant le moteur et, partant, sa vitesse de rotation. Un tel système d'électronique de puissance n'existait toutefois pas jusqu'à présent pour des moteurs d'une telle envergure...

Avancée technologique importante
Ce n'est plus le cas aujourd'hui. La société suisse ABB, pour le compte de la centrale KWO, dans la région du Grimsel, est parvenue à développer un convertisseur capable de prendre en charge cette variation de fréquence. Baptisé «Varspeed», ce convertisseur de fréquence est le plus puissant du monde jamais installé dans une centrale hydroélectrique.
Ce convertisseur de 100 mégawatts a été mis en service dans la centrale souterraine de Grimsel 2 il y a une peu plus d'un an. Cette centrale, d'une hauteur de chute de 400 mètres, achemine l'eau depuis le lac d'Oberaar jusqu'au lac de Grimsel qui sert de bassin de récupération. En cas de besoin, bien sûr, elle la repompe vers le haut.
L'installation est un succès. La nouvelle électronique de puissance permet une production plus efficace de l'électricité, ainsi que la régulation du réseau lorsque la centrale est en mode «pompage».
Le jury du Watt d'Or 2014 a considéré que le projet «Varspeed» constitue une avancée technologique importante pour notre avenir énergétique L'électricité issue de sources d'énergie renouvelables peut être stockée temporairement avec beaucoup moins de pertes d'énergies que ne le permettent les pompes traditionnelles. L'Office fédéral de l'énergie a donc récompensé KWO en lui décernant le prix en catégorie «Technologies énergétiques». (jal)

Watt d'Or 2014 : Des lauréats qui valent de l'or

immeuble énergétiquement productif

Un bâtiment d'habitation qui produit davantage d'énergie qu'il n'en consomme au cours d'une année, sans que cela se fasse au détriment du confort, c'est possible. C'est le défi réussi par les maîtres d'ouvrage Marie-Therese et Markus Portmann, épaulés par le bureau d'architecte « aardeplan AG ».
Leur immeuble de cinq étages à l'architecture séduisante est visible dans le passage Kirchainweg, en plein coeur de Kriens, dans le canton de Lucerne. Il est le premier édifice de Suisse centrale labellisé Minergie A-ECO et il satisfait aux compléments et exemples relatifs au cahier technique 2040 de « La voie SIA vers l'efficacité énergétique » publié par la Société suisse des ingénieurs et des architectes SIA. Ce qui implique notamment de répondre aux exigences d'une construction 2000 Watts compatibles.
Pour avoir relevé ce challenge avec efficacité et élégance, les maîtres d'ouvrage et architectes d' « aardeplan AG » se sont vus décerner le Watt d'Or 2014 dans la catégorie « Bâtiments et espace. »


Un moteur deux fois moins polluant

Prometteur et innovant ! Imaginez un moteur automobile hybride au gaz naturel et au diesel qui n'émet que 56 grammes de C02 par kilomètre. Deux fois moins de C02 qu'un moteur classique ! Quant à sa consommation d'essence, elle ne serait que de 2, 4 litres aux 100 kilomètres. Inutile de préciser à quel point cette formidable gageure technique serait prometteuse et pourrait conquérir le marché d'ici cinq ans...
Eh bien, c'est l'exploit réussi par les ingénieurs de l'Institut des systèmes et des techniques de régulation (IDSC) de l'EPF de Zurich. Les concepteurs qui ont mis au point ce moteur d'un genre nouveau sont persuadés que les constructeurs automobiles vont adopter leur concept. D'ailleurs les premiers pourparlers avec des partenaires industriels sont déjà en cours. .
L'Institut de l'EPFZ qui en matière d'efficacité garde toujours une longueur d'avance sur ses concurrents a remporté le Watt d'Or 2014 dans la catégorie « Mobilité économe en énergie ».

De la couleur dans les cellule solaires

Les cellules solaires de troisième génération imitent le comportement des plantes vertes. Elles produisent de l'électricité au cours d'une photosynthèse technique déclenchée par des pigments photosensibles et cela même en cas de lumière ambiante diffuse. Cette cellule « dye sensitized solar cell », plus connue sous l'appellation cellule Grätzel vaut à la société « glass2energy » de connaître le succès. En effet l'entreprise fribourgeoise, dont le siège est à Villaz-St-Pierre, est la première société au monde à avoir permis à cette technologie d'atteindre la maturité industrielle.
Ses panneaux transparents multicolores ne vont sans doute pas tarder à embellir les surfaces de nos murs, fenêtres, façades et même meubles. Le tout nouveau centre de congrès de l'EPF à Lausanne en est d'ailleurs magnifiquement équipé et s'en fait l'ambassadeur.
« glass2energy » a été récompensé du Watt d'Or 2014 dans la catégorie « Energies renouvelables ».

Nettoyage à sec au régime

Les blanchisseries, pressings et autres nettoyages à sec sont des commerces extrêmement voraces en matière de consommation d'énergie. Cela constitue d'ailleurs un de leur facteur de coûts majeur. Pas étonnant dans ces circonstances que, depuis plus de dix ans, les grandes blanchisseries s'attellent, épaulées par l'Agence de l'énergie pour l'économie (AenEC), à économiser l'énergie et réduire les émissions de CO2.
Mais l'Association suisse des entreprises d'entretien textile (ASET) va désormais plus loin. Elle encourage, conseille et aide également les petites entreprises. Depuis fin avril 2013, l'ASET met à leur disposition le classeur « Efficience des ressources dans les blanchisseries et pressings » - RessEff – Manuel pratique. Un ouvrage de référence clair et accessible, contenant une multitude de conseils pratiques.
Sur proofit.ch, les sociétés ont également la possibilité de se soumettre à une évaluation énergétique et, grâce à un classement en ligne, peuvent comparer leurs progrès par rapport à d'autres participants.
Cette initiative a valu à l'ASET de remporter le Watt d'Or 2014 dans la catégorie « Société ».